40 ความเครียดแบบไม่คืนตัวที่ผิวดิน และเกิดกระเปาะดินอ่อนแทรกตัวในชั้นหินอนุภาคและดันตัวออกด้านข้าง ของทางดังภาพที่แสดง 2-5 กระบวนการนี้จะเหนี่ยวนำให้เกิดการเคลื่อนที่ตัวของดินพื้นทางและรางจะเกิดการ เคลื่อนตัวและการเดินรถไม่สามารถทำได้ตามปกติเช่นกัน การกำหนดความหนาของชั้นหินโรยทางและความหนาชั้นรองหินโรยทาง เมื่อกำหนดความหนาของชั้นอนุภาคปลอดภัยตามวิธีใดวิธีหนึ่งที่ได้กล่าวไปข้างต้นแล้ว วิศวกรสามารถ กำหนดความหนาของชั้นหินโรยทางแยกออกจากชั้นหินโรยทางโดยพิจารณาดังนี้ • ความหนาของชั้นหินโรยทาง ต้องเพียงพอเพื่อให้ซ่อมบำรุงชั้นหินโรยทาง เช่น การอัดหินโดยใช้ เครื่องจักรขนาดใหญ่นั้นทำได้โดยไม่ทำให้ชั้นรองหินโรยทางเสียหาย • หน่วยแรงที่ผิวระหว่างชั้นหินโรยทางและชั้นรองหินโรยทางต้องไม่มากเกิน 285 kPa หากหน่วย แรงมากเกินกว่าค่านี้ทำให้หินโรยทางฝังแทรกเข้าไปในชั้นรองหินโรยทางได้และทำให้ชั้นรองหิน โรยทางเสียหาย • ความหนาของชั้นหินโรยทางโดยพิจารณาถึงปัจจัยข้างต้น อย่างต่ำให้เท่ากับ 25 เซนติเมตร • ขณะทำการก่อสร้าง ให้บดอัดชั้นรองหินโรยเป็นชั้นและแต่ละชั้นให้มีความหนาไม่น้อยกว่า 15 เซนติเมตร ทั้งนี้เพื่อให้มีกำลังเพียงพอสำหรับทำหน้าที่แยกหินโรยทางออกจากดินพื้นทางและ ป้องกันมิให้หินโรยทางและพื้นทางเสื่อมสภาพ • โดนสรุป แนะให้ ความหนาชองชั้นหินโรยทาง = 25 เซนติเมตร ความหนาของชั้นรองหินโรยทาง = น้อยกว่าหรือเท่ากับ 15 เซนติเมตร 2.4.7 การออกแบบและก่อสร้างชั้นดินพื้นทางและคันทางสำหรับทางรถไฟแบบมีหินโรยทาง การสำรวจและการทดสอบวัสดุฐานราก การสำรวจและการทดสอบ (Exploration and testing) ถือได้ว่าเป็นส่วนสำคัญและมีผลอย่างมากใน ขั้นตอนการออกแบบโครงสร้างทางรถไฟแบบมีหินโรย ค่าใช้จ่ายต่างๆ ที่เกิดขึ้นในขั้นตอนการออกแบบ (Desing) หรือแม้กระทั่งการบำรุงรักษา (Maintenance) คันทาง สามารถลดได้จากการสำรวจและการทดสอบ วัสดุฐานรากที่มีประสิทธิภาพ ควรพิจารณาให้มีการสำรวจบริเวณก่อสร้าง (Site investigation) ซึ่งสามารถ จำแนกออกเป็น 2 ช่วงคือ • การสำรวจบริเวณก่อสร้างเบื้องต้น (Preliminary site investigation) คือการตรวจสอบข้อมูลที่มี อยู่จากรายงานหรือการทดสอบก่อนหน้า (Previous investigation) ใบบริเวณใกล้เคียง เช่น ประวัติและสาเหตุการเบาทาง การซ่อมทาง การเปลี่ยนแปลงระบบระบายน้ำ การพังวิบติและ
41 ความถี่ของการเกิดการพังวิบัติ และความสัมพันธ์ระหว่างพฤติกรรมทางที่ไม่พึงประสงค์กับการ เปลี่ยนแปลงสถาพอากาศ เป็นต้น • การตรวจสอบหน้างานอย่างละเอียด (Detailed site investigation) คือการตรวจสอบจากการ วิเคราะห์สมบัติและพฤติกรรมของดิน หิน น้ำใต้ดิน และ การระบายน้ำผิวดิน วิศวกรควรพิจารณา ให้มีการเจาะสำรวจ ทดสอบวัสดุฐานรากในสนามและเก็บตัวอย่างเพื่อทดสอบในห้องปฏิบัติการ การสำรวจเบื้องต้น (Preliminary exploration) • การรวบรวมข้อมูลที่มีอยู่แล้ว (Information available) ควรให้มีการรวบรวมข้อมูลทางธรณีวิทยา ภูมิศาสตร์ สภาพอากาศในบริเวณก่อสร้างจากแหล่งข้อมูลที่มีอยู่ หรือจากรายงานการสำรวจบริเวณก่อสร้างก่อนหน้า ข้อมูลเหล่านี้ถือว่าเป็นประโยชน์อย่างมากในการวาง แผนการสำรวจในรายละเอียดต่อไป ควรมีการสำรวจปัญหาต่างๆ ที่พบมาในอดีต เช่นประวัติและสาเหตุการ เบาบาง การซ่อมทาง การเปลี่ยนแปลงระบบระบายน้ำ การพังวิบัติและ ความถี่ของการเกิดการพังวิบัติ และ ความสัมพันธ์ระหว่างพฤติกรรมทางที่ไม่พึงประสงค์กับการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศ • การสำรวจโดยการอาศัยภาพถ่าย (Photogrammetry) วิศวกรสามารถรวบรวมข้อมูลที่เป็นประโยชน์จากการสำรวจโดยภาพถ่าย วิธีการสำรวจที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย คือการสำรวจโดยภาพถ่ายทางอากาศ (Aerial photograph) ภาพถ่ายทางอากาศสามารภช่วยอธิบายลักษณะ ต่างๆ ของบริเวณก่อสร้างได้เป็นอย่างดี ความละเอียดของข้อมูลในภาพถ่ายทางอากาศขึ้นอยู่กับอัตราส่วน (Scale) ภายถ่ายทางอากาศเมื่อนำมาฉายโดยใช้อุปกรณ์เทคนิคการซ้อนภาพ (Stereo-optic viewing of overlapping aerial photographs) จะเห็นรายละเอียดการวางตัวของพื้นดิน (Land forms)การเคลื่อนตัว ของดิน (Landslides) ทางระบายน้ำ (Drainage) รวมทั้งสภาพการกะดเซาะ (Erosion Features) • การตรวจบริเวณก่อสร้าง (Site Reconnaissance) วิศวกรควรจำให้มีการตรวจสอบบริเวณก่อสร้าง ทั้งนี้เพราะจะทำให้เข้าถึงรายละเอียดที่ปรากฏจริงที่หน้างาน และใช้สำหรับตัดสินใจในการเลือกการทดสอบแบบละเอียดที่เหมาะสมต่อไป การตรวจบริเวณก่อสร้างควร ประกอบด้วย การสำรวจผิวดินและหินที่ปรากฏให้เห็น รูปแบบการระบายน้ำของพื้นที่ อุปสรรคหรือปัญหาที่ อาจเกิดขึ้นกับโครงการก่อสร้าง ทางเลือกและวิธีการแก้ปัญหาหน้างาน
42 การสำรวจดินฐานรากอย่างละเอียด (Detailed Geotechnical Exploration In Soil) โดยทั่วไปการก่อสร้างคันทางรถไฟเกี่ยวพันกับการขุดและการถมไม่ว่าจะเป็นดินโดยธรรมชาติ (Naturally Deposit) หรือดินที่ได้ก่อสร้างขึ้นมาก่อน (Mechanically Placed Soils) ความมั่นคงและเสถียรภาพของคัน ทางจะถูกควบคุมโดยสมบัติของดินคันทางและดินฐานราก การมีอยู่ของน้ำในดิน และ การไหลของน้ำที่ผิวดิน • การสำรวจดินฐานรากสำหรับดินถม (Embankment Foundation) วิศวกรควรสำรวจฐานรากดินถมเพื่อได้ข้อมูลสำหรับการออกแบบที่เพียงพอ วัตถุประสงค์หลักคือออกแบบให้ ได้คันทางเสถียรภาพ ไม่พังวิบัติ หรือ ไม่เกิดการทรุดตัวที่มากเกินไป ข้อมูลจากการสำรวจควรประกอบด้วย ลักษณะชั้นดินฐานราก ระดับน้ำใต้ดิน และ การไหลของน้ำที่ผิวดิน ควรให้มีการเก็บตัวอย่างดิน (Sampling) เพื่อทดสอบสำหรับดินมวลละเอียด (Fine-Grained Soil) หากดินฐานรากเป็นดินอนุภาคหรือมวลหยาบ (Granular or Coarse-Gained Soil) พิจารณาทดสอบกำลังของดินในสนาม ความลึกและจำนวนของหลุม เจาะควรมีความเหมาะสมเพื่อให้ได้ข้อมูลสำหรับการออกแบบที่เพียงพอ • การสำรวจดินฐานรากสำหรับทางตัด (Cut) สำหรับการก่อสร้างทางตัด หรือขุดจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องมีการสำรวจเพื่อออกแบบความลาดชันและ การทำ คันดินถมถ่วงน้ำหนัก (Berm) ในกรณีของดินมวลละเอียดหรือดินเหนียวควรมีการเก็บตัวอย่างดินด้วยกระบอก บาง (Thin-Walled Tube) เพื่อนำไปทดสอบกำลังแรงเฉือน (Shear Strength) จำแนกชนิดดิน (Soil Classification) และระบุระดับน้ำใต้ดิน สำหรับดินมวลหยาบ เช่น ดินทราย หรือ กรวด การทดสอบในสนาม เช่น การทดสอบ SPT ถือว่าได้ข้อมูลเพียงพอสำหรับการออกแบบ โดยทั่วไปการเก็บตัวอย่างดินทดสอบ หรือ การทดสอบในสนามควรกระทำจนถึงความลึกที่เกินการตัด หรือ อาจลึกกว่านั้นขึ้นอยู่กับดุลยพินิจของวิศวกร ควรมีการตรวจวัดระดับน้ำใต้ดิน วิศวกรอาจพิจารณาติดตั้งท่อวัดระดับน้ำ (Standpipe) ในบริเวณนั้น สำหรับ ชั้นดินมวลหยาบควรมีการตรวจสอบอย่างใกล้ชิดเนื่องจากแรงดันน้ำใต้ดินอาจส่งผลให้เกิดการกัดเซาะของผิว ทางตัดและอาจก่อให้เกิดการพังวิบัติในอนาคตได้ วิศวกรควรพิจารณาตรวจสอบการบวมตัวของดิน(Swelling) โดยเฉพาะดินมวลละเอียดที่น้ำหนักกดทับที่มีมาแต่เดิมคลายออกจากการตัดหรือขุด การออกแบบ ส่วนนี้ของคู่มืออธิบายหลักการออกแบบการขุดและการถมสำหรับก่อสร้างคันทางรถไฟแบบมีหินโรย ลาดดินจากการขุด ในโครงการก่อสร้างทางรถไฟแบบมีหินโรยการขุดดินจะเกี่ยวข้องกับการปรับระดับพื้นทางในบริเวณที่เป็น เนินให้ต่ำลง หรือ ขุดเพื่อให้ได้วัสดุสำหรับเป็นดินถมในบริเวณอื่น วัสดุที่พบได้ประจำในการขุดดินได้แก่ดินมวล หยาบ ดินมวลละเอียดและหิน
43 ภาพที่ 2.11 องค์ประกอบหลุมหรือลาดที่ได้จากการขุดและการถม หน้าที่ของส่วนประกอบต่างๆ อธิบายในตารางที่ 2.8 ตารางที่ 2.8 มาตรฐานการทดสอบสมบัติทางกลของหิน
44 ตารางที่ 2.9 หน้าที่ของส่วนประกอบหลุมหรือลาดที่ได้จาการขุดและการถมและความกว้างสำหรับออกแบบ การออกแบบลาดทางไกล การออกแบบความเอียงขอลาดไกลทางให้เป็นไปตามผลการวิเคราะห์เสถียรภาพลาดดิน เพื่อให้ลาดมีความ ปลอดภัย วิศวกรควรพิจารณาว่าต้องขยายขนาดขอบเขตทางเพื่อป้องกันการพังวิบัติของลาดดินที่อาจเกิดขึ้น หากลาดมีความเอียงมากเกินไปหรือไม่ หากลาดดินประกอบไปด้วยวัสดุดินหรือหินต่างชนิดอาจต้องออกแบบ ความเอียงของแต่ละชั้นต่างกันทั้งนี้ขึ้นอยู่กับกำลังของวัสดุ การออกแบบร่องระบายน้ำในหลุมขุดหรือถม ต้องออกแบบให้ร่องมีขนาดใหญ่และเอียงเพียงพอที่รองรับปริมาณน้ำผิวดินสำหรับการออกแบบในบริเวณ โครงการก่อสร้างได้ ร่องต้องมีขนาดใหญ่เพียงพอที่จะทำความสะอาดได้อย่างสะดวก ข้อกำหนดและแนะนำ สำหรับออกแบบร่องระบายน้ำอย่างละเอียดอยู่ในมาตรฐาน มขรS-T-010-256x การขุดดิน ลาดดินจากการขุดต้องมีเสถียรภาพ ปัจจัยที่ส่งผลกระทบต่อเสถียรภาพลาดดินได้แก่ กำลังของวัสดุ ความชื้นในดิน มุมของลาดดิน และ ลักษณะการบายน้ำ ลาดดินต้องอยู่ในเสถียรภาพทั้งระหว่าการก่อสร้าง และระหว่างเปิดใช้งานแล้ว ควรให้มีการวิเคราะห์เสถียรภาพของลาดดินเป็นกรณีเฉพาะโดนวิศวกรเมื่อลาดดิน มีความสูงมากกว่า 3-5 เมตร
45 ลาดดินที่ออกแบบต้องมีคามกว้างเพียงพอสำหรับร่อง หรือท่อระบายน้ำด้านข้างทาง หากจำเป็น ให้ ออกแบบให้มีระบบลดแรงดันน้ำในลาดดินเพื่อเพิ่มเสถียรภาพของลาด ในกรณีเป็นลาดจากการขุดในหินควร ออกแบบให้เพิ่มความกว้างของการขุดเพื่อรองรับหินหรือเศษวัสดุอื่นๆ ที่อาจตกลงมากับลาดและห้องกันมิให้ วัสดุเหล่านั้นกระเด็นไปในบริเวณของทางที่มีการจราจรได้ การออกแบบอาจะใช้เทคนิคลาดเป็นขั้น ทั้งนี้เพื่อ ลดแรงดันฐานและเพิ่มเสถียรภาพของลาด การขุดในดินทรายและกรวด ในกรณีปกติที่ลาดดินสูงไม่เกิน 3 ม. ความเอียงปลอดภัยของลาดโดยปกติจะไม่เกิน 2 (แนวราบ) ต่อ 1 (แนวดิ่ง) ในกรณีที่มีปัจจัยอื่นที่อาจจะมีผลกระทบต่อเสถียรภาพลาดดินหรือลาดดินสูงกว่า 3 ม. ให้มีการ วิเคราะห์เสถียรภาพของลาดดินเป็นกรณีเฉพาะโดยวิศวกร หากออกแบบลาดดินในบริเวณที่มีการพังวิบัติของ ลาดดินอยู่บ่อยครั้งอาจออกแบบทางให้มีความกว้างเพียงพอ กล่าวคือแม้เกิดการพังวิบัติขึ้น และมีมวลดิน เคลื่อนตัวเข้ามาในทาง จะไม่ไปถึงระดับพื้นทางและการจราจรของรถไฟยังสามารถดำเนินได้เป็นปกติ การขุดในชั้นดินประกอบดินหลายชนิด กรณีนี้ควรออกแบบโดยให้มีการวิเคราะห์เสถียรภาพของลาดดินเป็นเฉพาะโดยวิศวกร การขุดในหิน ความกว้างของการขุดในหินประกอบด้วย 3 ส่วนดังแสดงในภาพที่ 2.10 หน้าที่ของส่วนประกอบและความ กว้างอธิบายในตารางที่ 2.9 ภาพที่ 2.12 องค์ประกอบสำหรับกำหนดความกว้างของการขุดในหิน
46 ตารางที่ 2.10 หน้าที่ของส่วนประกอบลาดที่ได้จากการขุดในหินและความกว้างสำหรับออกแบบ การวิเคราะห์เสถียรภาพของลาดดิน ความเอียงปลอดภัยของลาดหินขึ้นอยู่กับสมบัติทางวิศวกรรมของหิน ในลาดหนึ่งอาจออกแบบความเอียงที่ หลากหลายทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการเรียงตัวของชั้นหินหลายชนิด ภาพที่ 2.13 แสดงลักษณะการความเอียงของลาด หินแบบต่างๆ ภาพที่ 2.13 ลาดการตัดทางในหินที่มีความเอียงของลาดที่หลากหลาย
47 เสถียรภาพของลาดหินขึ้นอยู่กับแนววางตัวของชั้นหิน รอยแตกแยก ลักษณะการเชื่อมต่อของรอยแตก พฤติกรรมของหินนั้นควรพิจารณาเป็นบริเวณและกำหนดด้วยลักษณะรอยของแตก ไม่ควรพิจารณาเสถียรภาพ เป็นมวลรวมขนาดใหญ่นอกเสียจากลาดเป็นส่วนหนึ่งของหินอัคนีมวลไพศาลที่มีความสมบูรณ์ของมวลอย่างยิ่ง การวิเคราะห์เสถียรภาพของลาดหินควรเป็นการวิเคราะห์แบบสามมิติทั้งนี้เพื่อพิจารณารอยแตกแยกของหินใน การวิเคราะห์ อาจใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ในการวิเคราะห์ ไม่ควรรวมแรงเชื่อมประสานอยู่ในการประเมิน กำลังของมวลหิน การวิเคราะห์ควรกระทำด้วยวิศวกรปรพีผู้มีประสบการณ์ ข้อแนะนำสำหรับการออกแบบลาดหินในกรณีทั่วไปในตารางที่ 2.10 น้ำในหินส่งผลกระทบเชิงลบ 2 ประการ ต่อเสถียรภาพของลาดกล่าวคือ 1) เพิ่มแรงขับให้ลาดเคลื่อนตัวจากน้ำหนักและแรงดันของน้ำในหิน 2) ทำให้ กำลังรับแรงเฉือนของหินลดต่ำลง วิศวกรควรออกแบบลาดหินในลักษณะที่ป้องกันน้ำมิให้ไหลเข้ามาใกล้ลาดให้ มากที่สุด พิจารณาออกแบบให้มีร่องดักน้ำที่ขอบบนของลาด หรือติดตั้งระบบระบายน้ำตามแนวราบจากผิว ของลาดเข้าไป ระบบระบายน้ำสามารถติดตั้งได้ทั้งที่บริเวณกลางลาดหรือฐานด้านล่างของลาด การระเบิดหิน การระเบิดหินโดยมิได้ควบคุมให้เหมาะสมนั้นเกี่ยวนำให้รอยแตกในหินเปิดกว้างขึ้น และเป็นการเร่งการ เสื่อมสภาพ การแทรกตัวของน้ำเข้าไปในรอยแตก หน้าหินกะเทาะร่วงและลาดมีเสถียรภาพที่ต่ำการเลือกชนิด และวางแผนการระเบิดควรเป็นส่วนสำคัญส่วนหนึ่งของการออกแบบลาดหิน จากประสบการ์ที่ผ่านมาพบว่าวิธี แยกระเบิดก่อน (Pre-splitting) ด้วยการฝังระเบิดเป็นแนวและห่างกันน้อยกว่า 1.2 เมตรให้ผลเป็นที่น่าพอใจ สำหรับกรณีทั่วไป การเลือกชนิดและวางแผนการระเบิดควรเป็นไปตามคำแนะนำของวิศวกรผู้มีประสบการณ์
48 ภาพที่ 2.14 ลาดการตัดทางในหินที่มีความเอียงเดียว ภาพที่ 2.15 การตัดทางในหินให้มีชั้นหรือหิ้งถาวร
49 ภาพที่ 2.16 การตัดทางในหินให้มีชั้นหรือหิ้งชั่วคราว ตารางที่ 2.11 ข้อแนะนำสำหรับการออกแบบลาดหินในกรณีทั่วไป
50 การตัดลาดหินเป็นชั้น วิศวกรควรพิจารณาออกแบบลาดหินให้เป็นชั้น (Bench) เพื่อ 1) ดักหินไม่ให้เคลื่อนที่ลงไปยังบริเวณทาง และราง 2) ป้องกันชั้นหินแข็งห้อยจากการเสื่อมสภาพที่ไวกว่าของชั้นหินที่อ่อนซึ่งวางตัวอยู่ด้านล่าง 3) เพื่อลด แรงขับห้าดหินเคลื่อนตัวที่ฐานของลาด และ 4) เพื่อปรับปรุงการระบายน้ำผิวดินบนลาดวิศวกรสามารถ ออกแบบให้ลาดหินมีชั้นหรือหิ้งอย่างถาวร ในกรณีนี้ควรพิจารณาออกแบบให้ชั้นหิ้งมีความกว้างเพียงพอเพื่อให้ สามารถเข้าถึงพื้นเพื่อทำความสะอาดและเก็บเศษหินที่ร่วงได้ ชั้นหิ้งควรมีความกว้างอย่างน้อย 7-10 เมตรอีก ทางเลือกหนึ่งวิศวกรสามารถออกแบบให้มีชั้นหิ้งชั่วคราวในลาดที่มีหินที่ผุพังและเสื่อมสภาพได้เร็ว เช่น หินดินดาน หินผุ หรือหินอื่นๆ ที่มีกำลังต่ำ และ กะเทาะแตกตัวง่าย เกิดการผุพังเศษหินจะที่ร่วงลงจะกองตัว อยู่บนชั้นหรือหิ้งดังแสดงในรูป ในกรณีเช่นนี้ไม่จำเป็นต้องออกแบบเพื่อให้สามารถเข้าถึงพื้นชั้นหิ้งเพื่อทำความ สะอาดในกรณีออกแบบเพื่อป้องกันชั้นหินแข็งห้อยจากการเสื่อมสภาพที่ไวกว่าของชั้นหินที่อ่อนซึ่งวางตัวอยู่ ด้านล่าง ออกแบบให้ชั้นหินแข็งเขยิบเข้าไปจากชั้นหินที่อ่อนตัวกว่าซึ่งอยู่ด้านล่าง ความกว้างของหิ้งที่เขยิบเข้า ไปนี้ขึ้นอยู่กับลักษณะและอัตราการผุพังของชั้นหินที่อ่อน ความสูงและความเอียงของลาดในกรณีเช่นนี้ไม่ จำเป็นต้องออกแบบเพื่อให้สามารถเข้าถึงพื้นชั้นหิ้งเพื่อทำความสะอาดในกรณีลาดหินมีความสูงหรือลึกมาก วิศวกรควรพิจารณาออกแบบให้ลาดหินมีชั้นหรือหิ้งเพื่อลดแรงขับให้ลาดหินเคลื่อนตัวที่ฐานของลาดวิศวกร ออกแบบสามารถระบายน้ำจากหิ้งได้อย่างรวดเร็ว วิธีการหนึ่งที่ได้ผลดีคือ ตัดให้ชั้นหรือหิ้งเอียงตัวเข้ามาหา ลาด หากมีรอบแตกขนาดใหญ่บนหิ้ง อาจออกแบบเพื่อปิดร่องเหล่านั้นด้วยการบดอัดชั้นวัสดุทึบน้ำเช่น ดิน เหนียว เป็นต้น การออกแบบร่องดักหิน ในบริเวณก่อสร้างลาดในหินที่ไม่แข็งแรงและมีแนวโน้มที่หินจะร่วงและไม่สามารถออกแบบลาดให้มีชั้นหรือ หิ้งที่เพียงพอได้ วิศวกรอาจออกแบบให้มีร่องดักหินให้เป็นส่วนของทาง ลาดหินที่อยู่ชิดกับร่องควรมีความชัน มากที่สุดเท่าที่จะเปลอดภัย ทั้งนี้เพราะหินที่ตกลงกระทบลาดที่มีความเอียงไม่มากจะกระเด็นเข้าไปในบริเวณ ทางและราง และ เป็นปัญหากับการจราจรได้ โดยปกติวิศวกรสามารถกำหนดขนาดของความกว้างของร่องหินดักหินโดยใช้ระยะเดียวกับความกว้างของ กองเศษหินที่ร่วงตกลงมาเองโดยธรรมชาติในลาดที่ได้ทำการตัดก่อสร้างไว้เป็นเวลานานแล้ว หากไม่มีข้อมูล ดังกล่าวให้พิจารณาออกแบบเผื่อความกว้างของร่องดักหินให้มากที่สุดเท่าที่จะมากได้ เหตุเพราะการขยาย ขนาดความกว้างของการขุดในหินภาพหลังการเปิดใช้งานของทางแล้วจะสิ้นเปลืองค่าใช้จ่ายมาก คันดินถม ดินถมมีเพื่อปรับเพิ่มระดับพื้นทางให้อยู่ในระดับที่ต้องการ มีการถมดินเพื่อให้ได้ความลาดของทางที่ เหมาะสม หรือ ยกระดับทางให้เหนือระดับน้ำหลากสูงสุดที่ใช้ในการออกแบบ หรือ การยกทางเพื่อให้ข้ามสิ่ง
51 กีดขวางต่างๆ ในการออกแบบคันดินถมนั้นต้องพิจารณาสมรรถนะทางวิศวกรรมองค์ประกอบ 2 ส่วน ได้แก่ 1) คันทาง 2) ดินฐานรากซึ่งรองรับคันทาง วิศวกรพึงออกแบบคันดินถม • ให้คันดินซึ่งรับน้ำหนักจากการจราจรของรถไฟมีเสถียรภาพ • ให้คันดินที่รับน้ำหนักจากการจราจรของรถไฟพร้อมทั้งดินฐานรากมีเสถียรภาพ • ให้มีระดับสูงเพียงพอการเผื่อการทรุดตัวที่จะเกิดขึ้นที่พื้นทาง กล่าวคือแม้เกิดการทรุดตัวของ โครงสร้างทางขึ้นระดับรางยังอยู่ในแนวที่ยอมรับได้ของการจราจรอยู่ การจะได้คันดินที่ต้องตามวัตถุประสงค์ วิศวกรผู้ออกแบบพึงเลือกใช้วัสดุก่อสร้างคันดินที่เหมาะสมควบคุม การก่อสร้างและตำแหน่งและระดับของการบดอัด ออกแบบเผื่อระยะการทรุดตัวของคันทาง หากคันทางต้อง ทำหน้าทีเป็นคันกั้นน้ำด้วย ต้องพิจารณาออกแบบให้คันทางมีความทึบน้ำเพียงพอและมีเสถียรภาพตลอดเวลา แม้ว่าระดับน้ำที่คันกั้นอยู่จะลดลงหรือเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว วิศวกรสามารถคำนวณค่าปรับตัว (Balance Factor) สำหรับประมาณปริมาณดินถมที่บดอัดแล้วจากปริมาตร ดินขุดจากแหล่งยืมทั้งนี้เพราะดินในสภาพทั้ง 2 มีความหนาแน่นและปริมาตรความชื้นในดินที่ไม่เท่ากันค่า ปรับตัวนี้ควรคำนวณจากการทดสอบบดอัดชั้นดินให้มีความหนาแน่นตามที่ต้องการในสนาม วิศวกรอาจ พิจารณาเพิ่มค่าปรับตัวเพื่อเผื่อสำหรับปริมาณดินที่หายไประหว่างการขนส่งจากแหล่งยืมมายังแหล่งถม • ฐานรากของลาดดินถม ฐานรากของลาดดินถมต้องแข็งแรงมั่นคงโดยมีสมรรถนะทางวิศวกรรมเช่นเดียวกันกับดินฐานรากของฐานราก แบบตื้นในงานโครงสร้างอาคาร ฐานรากของลาดดินต้องสามารถรับน้ำหนักจากดินถมและน้ำหนักจาก การจราจรได้อย่างปลอดภัย หากดินฐานรากเป็นดินอ่อนยุบตัวได้มากให้ปรับปรุงดินนั้นก่อนทำการก่อสร้าง ลาดดิน วิธีการปรับปรุงดินฐานรากสำหรับก่อสร้างลาดดินถมสำหรับทางรถไฟที่ใช้กันทั่วไปได้แก่ o ลอกดินอ่อนออกและบดอัดใหม่ o ก่อสร้างลาดดินเป็นชั้นๆเพื่อเพิ่มเสถียรภาพ o การวางน้ำหนักก่อนให้ดินบีบตัวคายน้ำแล้วจึงนำน้ำหนักออก o ติดตั้งอุปกรณ์เพื่อน้ำดึงใต้ดินออกจากดินฐานรากและเหนี่ยวนำให้เกิดการบีบตัวคายน้ำของ ดิน ก่อนทำการก่อสร้างต้องลอกวัชพืชที่คลุมดินฐานรากออกเพื่อให้เกิดการยึดเกาะที่ดีระหว่างดินถมกับดินฐาน ราก
52 การวิเคราะห์เสถียรภาพลาดดินถมและฐานรากควรใช้ทฤษีและวิธีที่ผลการวิเคราะห์มีความแม่นยำที่ดี เช่น Modified Bishop หรือ Bishop Simplified Method หรือ Janbu Simplified Method วิศวกรพึงออกแบบ ให้ลาดดินถมมีอัตราส่วนปลอดภัยประมาณ 1.5 วิศวกรสามารถออกแบบให้อัตราส่วนปลอดภัยของลาดดิน มากกว่า 1.5 ได้ในกรณีที่ความรู้เกี่ยวกับสมบัติทางวิศวกรรมของดินฐานรากนั้นมีอยู่อย่างจำกัด หากดินฐานรา กออ่อนเกินไปจนไม่สามารถรองรับน้ำหนักของลาดดินถมได้ วิศวกรสามารถเลือกใช้วิธีดังต่อไปนี้เพื่อเพิ่ม เสถียรภาพของลาดดินและดินฐานราก o ขุดลอกดินอ่อนทั้งหมดหรือบางส่วนออกและแทนที่ด้วยชั้นดินบดอัด o ลดความเอียงของลาดดินและวางกองดินบดอัดถ่วงน้ำหนัก (Beam) ที่ฐานของลาดดิน ออกแบบก่อสร้างกองดินทอดยาวออกไปเกินระยะที่ระนาบการพังวิบัติตัดกับผิวดินเดิม o ออกแบบให้มีระบบระบายน้ำใต้ดินเพื่อลดแรงดันน้ำในดิน o ก่อสร้างคันดินเป็นชั้นๆ o หากดินฐานรากเป็นดินทรายหลวม ปรับปรุงดินดังกล่าวให้แน่นด้วยวิธีเช่น การใช้สั่น o ใช้วัสดุน้ำหนักเบาในการก่อสร้างดินถม o เสริมกำลังฐานราก เช่นวิธี เสาเข็มดินซีเมนต์ หรือ มีฐานรากรับแรง เช่น เสาเข็ม เป็นต้น o การวางน้ำหนักก่อนเพื่อเร่งการบบตัวคายน้ำของดินแล้วจึงนำน้ำหนักออก วิเคราะห์การทรุดตัวของดินฐานรากโดยเฉพาะกรณีที่ดินฐานรากเป็นดินอ่อน เช่น ดินเหนียว หรือ ตะกอน ทราย วิศวกรควรวิเคราะห์การยุบตัวของลาดดินด้วย ประมาณการทรุดของระดับคันทางโดยรวมการทรุดตัว ของลาดดินและดินฐานรากเข้าด้วยกัน ปรับความสูงของดินคันทางให้เพียงพอเพื่อเผื่อการทรุดตัวโดยรวม เกิดขึ้น กล่าวแม้เกิดการทรุดตัวของโครงสร้างทางขึ้นระดับรางยังอยู่ในแนวที่ยอมรับได้ของการจราจรอยู่ • วัสดุดินถม ลาดหรือคันดินถมประกอบไปด้วยองค์ประกอบ 3 ส่วน คือ แกน เปลือก และ ระบายน้ำ หากใช้แกนและ เปลือกเป็นวัสดุเดียวกันลาดดินจะเป็นเนื้อเดียว หากคันดินต้องทำหน้าที่เป็นคันกันน้ำด้วยแกนต้องก่อสร้างจาก วัสดุที่ทึบน้ำเช่น ดินเหนียวที่บดอัดด้านเปียกของ Optimum Water Content ในส่วนของเปลือกอาจเป็นวัสดุ ที่แข็งแรงและน้ำไหลระบายผ่านได้ดีกว่า ควรออกแบบลาดหรือคันดินถมโดยให้เป็นไปตามผลการวิเคราะห์เสถียรภาพลาดดิน ให้วิศวกรปฐพีที่ รับผิดชอบเป็นผู้กำหนดพารามิเตอร์ที่ใช้ในการออกแบบโดยอ้างอิงจากผลการทดสอบดินทั้งในสนามและ ห้องปฏิบัติการ อัตราส่วนปลอดภัยของลาดดินขึ้นอยู่กับ ดินที่นำมาก่อสร้าง การบดอัด ขนาดและตำแหน่งของ กองดินบดอัดเพื่อเพิ่มเสถียรภาพ กำลังของดินหลังจากการบออัดแล้ว หากมิได้มีผลการวิเคราะห์เสถียรภาพ
53 โดยอ้างอิงจากผลการทดสอบดินทั้งในสนามและห้องปฏิบัติการ แนะนำให้ความเอียงของลาดดินที่ปลอดภัยคือ 2 (ทางราบ) ต่อ 1 (ทางดิ่ง) หรือน้อยกว่า สำหรับทั้งดินทรายและดินเหนียว วิศวกรควรพิจารณาผลกระทบจากการก่อสร้างคันดินถมที่มีต่อการระบายน้ำในพื้นที่ การระบายน้ำที่มี ประสิทธิภาพจะเพิ่มเสถียรภาพ สมรรถนะ และความปลอดภัยของลาดดิน พิจารณาการทรุดตัวของคันดินกรณี ที่มีท่อลอดผ่านเพื่อระบายน้ำ ให้เผื่อระดับท่อลอดในกรณีที่เกิดการทรุดตัวของคันดินและท่อลอด ทั้งนี้เพื่อให้ ท่อลอดยังมีความเอียงเพียงพอที่น้ำจะไหลผ่านไปในทิศทางที่ต้องการดินสำหรับการก่อสร้างลาดดินถมนั้นมีอยู่ มากมายหลายประเภทซึ่งการทำงานมีความยากง่ายต่างกันปัจจัยหลักหนึ่งที่ใช้ในการเลือกดินถม คือ เป็นดินที่ ได้มาโดยประหยัด ดินที่นำมาก่อสร้างคันดินอาจเป็นดินมวลหยาบ เช่น กรวด หรือ ทราย หรือ ดินมวลละเอียด เช่น ตะกอนทราย หรือ ดินเหนียว โดยปกติแล้วดินมวลหยาบจะมีมุมเสียดทานภายในมากกว่าดินมวลละเอียด ดินมวลหยาบสามารถบดอัดได้ดีด้วยการใช้อุปกรณ์แบบสั่น และโดยปกติจะได้ความหนาแน่นหลังจากการบด อัดแล้วมากกว่า น้ำเป็นตัวช่วยเพิ่มประสิทธิผลสำหรับการบดอัดดินประเภทนี้ ดัชนีที่ควรใช้วัดระดับการบดอัด ของดินมวลหยาบคือความหนาแน่นสัมพัทธ์ ดินมวลละเอียดนั้นประกอบไปด้วยตะกอนทรายและดินเหนียว ลักษณะเฉพาะตัวของดินมวลละเอียดที่ ต้องพิจารณาระหว่างการออกแบบคันดินถมมีดังนี้ • ความชื้นในดินส่งผลอย่างยิ่งต่อผลการบดอัดดิน • กำลังของดินจะเพิ่มขึ้นตามระดับของการบดอัด • หากน้ำไหลซึมเข้าไปในมวลดินจนอิ่มน้ำ กำลังของดินจะต่ำลง • กำลังของดินมวลละเอียดประมาณได้จากพารามิเตอร์สองตัว คือ มุมเสียดทานภายใน และแรง เชื่อมประสาน • การบดอัดจะเกิดประสิทธิภาพสูงสุดเสื่อใช้รถบดตีนแกะ • ปริมาณดินเหนียว (Clay Content) ในดินมวลละเอียดที่เพิ่มขึ้นจะให้ดินบวมตัวและหดตัวจาก การเปลี่ยนแปลงปริมาณน้ำในมวลดินได้ยิ่งดีขึ้น แหล่งดินเป็นปัจจัยสำคัญสำหรับโครงการก่อสร้างดินถม พิจารณาค่าใช้จ่ายในส่วนการขุด การขนย้ายและ การก่อสร้างสำหรับเลือกแหล่งดินถมที่เหมาะสมที่สุด ดินถมอาจได้มาจากการขุดดินบริเวณใกล้เคียงโครงการ วิธีการปรับปรุงดินนั้นมีด้วยกันหลายวิธีทั้งนี้ขึ้นอยู่กับชนิดของดิน การเลือกวิธีการปรับปรุงดินเพื่อให้ได้สมบัติ ทางวิศวกรรมที่ต้องการโดยต้องเหมาะสมกับเครื่องจักร องค์ความรู้ และเป็นไปโดยประหยัดวิธีการที่ใช้ ปรับปรุงดินถมโดยทั่วไปแสดงในตารางที่ 2-11 • ดินถมใหม่ข้างลาดดินเดิม
54 การออกแบบและก่อสร้างดินถมใหม่ข้างลาดดินเดิมเกี่ยวพันกับการวิเคราะห์เสถียรภาพลาดดินทั้งลาดดิน ด้านล่างและด้านบน การวิเคราะห์เสถียรภาพให้ทำแยกวิเคราะห์ของแต่ละลาด และ วิเคราะห์เสถียรภาพรวม การก่อสร้างต้องป้องกันไม่ให้ลาดดินใหม่ไถลบนลาดดินเดิม ให้พิจารณาดำเนินการดังต่อไปนี้ • นำพืชที่คลุมลาดดินเก่าออกให้หมด • เซาะลาดดินเก่าให้เป็นขั้นบันไดหรือเป็นร่องลดหลั่นไปตามลำดับ • บดอัดดินในชั้นหรือร่อง ปรับแต่งให้ผิวไม่เรียบทั้งนี้เพื่อให้มีความฝืดและเพิ่มแรงเกาะยึดระหว่าง ผิว • ต้องให้มีระบบระบายน้ำที่ลาดดินด้านบนที่เพียงพอเพื่อป้องกันน้ำขังและซึมผ่านลงไปตามรอยต่อ ระหว่างลาดดินเก่ากับลาดดินใหม่ • ต้องมีการจัดการเพื่อป้องกันการเซาะผิวหน้าของลาดดิน • ป้องกันมิให้มีการขุดที่ฐานของลาดดินถมใหม่ด้านล่างและป้องกันมิให้มีการวางน้ำหนักทับกดทับ ลาดดินด้านบน ทั้งนี้เพราะเป็นการเพิ่มแรงผลักที่จะทำให้ลาดดินใหม่เคลื่อนตัว • หินถม หินถมมีแนวโน้มที่จะยุบตัวในแนวดิ่งเมื่อเวลาใช้งานของทางเพิ่มขึ้นทั้งนี้เกิดจากการอัดตัวแน่นขึ้นของหินถม เอง ปัญหานี้สามารถแก้ได้โดยกระบวนการยกทางและเติมหิน อย่างไรก็ตามหากไม่สามารถยอมรับการทรุดตัว ของทางในระดับดังกล่าวได้เลยวิศวกรควรเลือกใช้สะพานสำหรับรองรับทางแทน หินถมอ่อน หินถมอ่อนหมายถึงวัสดุหินที่ได้จาการใช้เครื่องมือกลปกติกัดเซาะหินออกมาจากแหล่ง หรือหินที่ เสื่อมสภาพอย่างเร็วเมื่อนำออกมาจากแหล่งและเผชิญกับสภาพอากาศแบบต่างๆ แม้ว่าจะผลิตจากการระเบิด ก็ตามหินถมอ่อนอาจทำให้คันทางทึบน้ำได้ดังนั้นควรจัดหาระบบระบายน้ำที่เหมาะสม การออกแบบลาดดิน ต้องอยู่บนพื้นฐานของผลการทดสอบวัสดุในห้องปฏิบัติการ โดยต้องคำนึงถึงการลดลงของกำลังวัสดุตามเวลา แนะนำให้ความเอียงมากที่สุดของลาดหินถมอ่อนที่มีความสูงไม่เกิน 10 เมตร เป็น 2 (แนวราบ) ต่อ 1 (แนวดิ่ง) การออกแบบลาดจากหินถมอ่อนควรอยู่ในดุลยพินิจของวิศวกรปฐพี หินถมแข็ง โดยปกติหินแข็งได้จากการระเบิดแหล่งหิน หินถมแข็งมีความแข็งแกร่งและไม่เสื่อมสภาพเร็วนักเมื่อเทียบกับ เวลา ความเอียงมากที่สุดของลาดหินถมอ่อนที่มีความสูงไม่เกิน 17 เมตร ให้เป็น 1.5 (แนวราบ)ต่อ 1 (แนวดิ่ง) หากลาดสูงกว่านั้นให้ความเอียงมากที่สุดเป็น 2 (แนวราบ) ต่อ 1 (แนวดิ่ง)
55 ปริมาณช่องว่างของหินถมแข็งส่งผลโดยตรงต่อปริมาณการยุบตัวในแนวดิ่ง วิศวกรสามารถลดการทรุดตัว เหล่านี้ได้โดยการก่อสร้างและบดอัดหินเป็นชั้นโดยแต่ละชั้นหนา 60 ถึง 75 เวนติเมตร และขนาดของหินต้อง หนาไม่เกินความหนาของชั้น แนะนำให้ใช้รถบดที่หนักกว่า 5 ตันเพื่อบดอักให้หินถมมีความหนาแน่น 83-88% ของความหนาแน่นของหินในแหล่งตามธรรมชาติ ตำแหน่งของหินถมและแข็งในลาด หากออกแบบให้ใช้ทั้งหินถมอ่อนและแข็งในคันทางเดียวกัน วิศวกรกำหนดตำแหน่งการวางสำหรับหินทั้ง สองชนิดเพื่อให้เกิดสมรรถนะโดยรวมของคันหินสูงสุด พิจารณาออกแบบให้ลาดหินเป็นไปตามภาพที่ 2-16 กล่าวคือให้หินถมอ่อนเป็นแกนอยู่ด้านในและหินแข็งเป็นเกราะหรือเปลือกด้านนอก ทั้งนี้เพราะหินที่อ่อนด้าน ในจะได้รับการปกป้องจากการเสื่อมสภาพด้วยหินแข็งด้านนอก หินถมอ่อนนั้นบดอัดได้ดีให้ได้ความหนาแน่น มากกว่าดังนั้นการเลือกใช้หินถมออ่อนเป็นแกนจะลดการทรุดตัวโดยรวมคันทางได้ ภาพที่ 2.17 ตำเหน่งของหินถมอ่อนและแข็งในลาด
56 2.4.8 การก่อสร้าง การเตรียมพื้นที่ ผู้รับผิดชอบการก่อสร้างทางต้องจัดให้มีการเตรียมสถานที่บริเวณโครงการกอ่สร้างให้เรียบร้อยพิจารณา ป้องกันไม่ให้ระบบสาธารณูประโภคที่มีอยู่เดิมเสียหาย หากจำเป็นให้ทำการย้ายระบบสาธารณูประโภค เหล่านั้นไปอยู่ในที่ ๆ เหมาะสม ผู้รับผิดชอบการก่อสร้างต้องนำสิ่งกีดขวางออกจากพื้นที่บริเวณที่เกี่ยวข้องกับ งานดินทั้งหมด รวมบริเวณที่จะก่อสร้างร่องระบายน้ำ หรือ คันกั้นน้ำให้เตรียมและภถางพื้นที่ไม่น้อยกว่า 2 เมตรขึ้นไปจากระดับการตัดทาง หรือ ไม่น้อยกว่า 2 เมตรจากฐานของลาดทางตัด หรือ คันดินถมออกไป การ เตรียมพื้นที่ประกอบไปด้วย การนำต้นไม้ ตอไม้ พุ่มไม้ หรือสิ่งอื่นใดที่ไม่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างทางออกจาก พื้นที่ที่กำหนด ปิดช่องว่างและโพรงที่เกิดขึ้นจากการเตรียมพื้นที่ให้เรียบร้อยด้วยวัสดุที่แข็งแรงและต้องทำการ บดอัดให้มีความแข็งแรงไม่ยุบ วัสดุที่ได้จากการเตรียมพื้นที่ให้ขนย้ายและตัดการนอกบริเวณโครงการก่อสร้าง การลอกหน้าดินและนำวัสดุที่ไม่แข็งแรงออก ผู้รับผิดชอบการก่อสร้างต้องพิจารณาลอกหน้าดินที่ไม่แข็งแรงมีสมรรถนะทางวิศวกรรมที่ต่ำออก วัสดุที่จัด ว่าไม่แข็งแรงและต้องถูกนำออกได้แก่ หน้าดินอ่อน ดินที่มีอินทรียวัตถุปนอยู่เป็นจำนวนมาก เศษไม้ ตอไม้ วัสดุ ที่ย่อยสลายได้ วัสดุที่ถูฏนำมาทิ้งจากแหล่งอื่น ก้อนหิน วัสดุติดไฟ ดินที่เกิดการกัดเซาะได้ง่าย เช่นทราย ละเอียด หากพบวัสดุหน้าดินที่ไม่แข็งแรงลงไปในระดับที่ลึกมาก อาจต้องมีการปรับปรุงดิน การจัดการให้ เป็นไปตามคำแนะนำของวิศกรปฐพีที่ได้รับมอบหมาย งานขุด หรือ ตัดทาง รูปตัดการขุดดินต้องเป็นไปตามแบบอย่างเคร่งครัด เละอยู่ภายใต้การดูแลของวิศวกรผู้รับผิดชอบพิจารณา ป้องกันไม่ให้ระบบสาธารณูประโภคที่มีอยู่เดิม เช่น สายไฟฟ้า สายสัญญาณ ท่อประปา ท่อแก๊สเสียหาย ผู้รับผิดชอบการก่อสร้างต้องจัดให้มีระบบระบายน้ำที่เพียงพอตลอดเวลาที่ขุดตัดทาง รางระบายน้ำต้องมีความ ยาวและความเอียงเหมาะสม การระบายน้ำดินออกควรจัดเส้นทางเฉพาะให้ยานพาหนะเพื่อเลี่ยงไม่ให้ ยานพาหนะก่อให้เกิดการเคลื่อนตัว แอ่ง หลุมบนผิวดินที่ตัด หรือ ขุดแล้ว ทั้งนี้เพื่อป้องกันมิให้น้ำขังตัว ดิน อ่อนกำลังลง อันจะนำมาซึ่งปัญหาในภายหลัง ผู้รับผิดชอบการก่อสร้างควรจัดหาระบบที่เหมาะสมสำหรับ ป้องกันฝุ่นจากการดำเนินงานทั้งหมด สำหรับการขุดในดิน หากดินพท้นทางที่เปิดออกไม่แข็งแรงเพียงพอ วิศวกรอาจพิจารณานำหน้าดินออก และแทนที่วัสดุที่แข็งแรงกว่า การบดอัดให้เป็นไปดุลยพินิจของวิศวกรผู้รับผิดชอบ พิจารณาก่อสร้างร่องดักน้ำ ที่ยอดของหลุมตัดเพื่อลดปริมาณน้ำที่จะไหลเข้าบ่อ หากวิศวกรพิจารณาแล้วเห็นว่าวัสดุที่ขุดออกมานั้นมีความ แข็งแรงไม่เพียงพอและไม่เหมาะสมสำหรับใช้เป็นวัสดุถมให้นำวัสดุขุดเหล่านั้นออกไปเพื่อจัดการนอกบริเวณ โครงการกอ่สร้าง
57 สำหรับการขุดในหิน ผู้รับผิดชอบการก่อสร้างต้องควบคุมอย่างพิถีพิถัน เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดความเสียหาย ขึ้นกับผิวหินลึกเกินไปกว่าที่ระบุในแบบก่อสร้าง หากหลังจากการระเบิดแล้วส่วนของหินที่อาจจะเสีย เสถียรภาพได้ในอนาคต วิศวกรสามารถให้ดำเนินการเอาส่วนหินเหล่านั้นออก หากเอาออกไม่ได้ให้เสริมกำลัง ส่วนดังกล่าวให้มีเสถียรภาพ โดยค่าใช้จ่ายผู้รับผิดชอบการก่อสร้างเป็นผู้ออก พื้นของการขุดหรือตัดในหิน ต้อง มีการระบายน้ำที่ดี ไม่ควรมีน้ำขังได้ในช่วงเวลาใดๆ ขนาดและรูปตัดลาดดิน หรือ หิน และพื้นที่เกิดจากการขุด หรือ ตัดทางที่กำหนดในแบนั้นเป็นไปตาม สมมุติฐานที่ว่าวัสดุที่คาดว่าจะพบในงานก่อสร้างเป็นอย่างเดียวกับวัสดุที่ออกแบบระหว่างการก่อสร้างต้อง พิจารณาว่าวัสดุที่พบจริงนั้นเป็นไปตามที่คาดการณ์หรือออกแบบไว้หรือไม่ หากเบี่ยงเบนไปต้องแจ้งให้วิศวกร ผู้รับผิดชอบทราบเพื่อปรับแก้และควบคุมให้การก่อสร้างเป็นไปด้วยความปลอดภัย พิจารณาเผื่อระดับการขุด สำหรับวางชั้นรองหินโรยทาง ระดับความเอียงของพื้นทางการขุด หรือ ตัดทางจากกึ่งกลางของทางให้เป็นไป ตามที่กำหนดในแบบ หากไม่ได้ระบุเป็นการเฉพาะและความลึกของการขุดไม่เกิน 7 เมตร • การถมและบดอัดดินใกล้เคียงกับสิ่งก่อสร้างที่มีอยู่เดิม ผู้ดำเนินงานก่อสร้างต้องเพิ่มความระมัดระวังขณะบดอัดดินในระยะ 5 เมตร จากโครงสร้างอื่นที่มีอยู่เดิม เช่นกำแพงผนังค้ำยันสะพาน ทั้งนี้เพื่อป้องกันความเสียหายที่จะเกิดขึ้นกับโครงสร้างเหล่านั้น ควรงดใช้อุปกรณ์ สำหรับบดอัดดินที่เป็นแบบสั่น ในบริเวณดังกล่าว บริเวณช่องระบายน้ำ ควรติดตั้งวัสดุระบายและกรองน้ำ เป็น ระยะอย่างน้อย 30 เซนติเมตร และลึกเข้าไปในชั้นดิน และเป็นระยะอย่างน้อย 45 เซนติเมตรเหนือช่องระบาย น้ำขึ้นไป วัสดุนำมาบดอัดบริเวณใกล้โครงสร้างเป็นวัสดุคัดคล้ายกับวัสดุชั้นรองหินโรยทางแต่ต่างที่ต้องค้างอยู่ บนตะแกรงขนาด 2.36 มม. อย่างน้อย 60% ระยะที่บดอัดด้วยวัสดุคัดนี้ให้เป็นไปตามตารางที่ 2.12 ตารางที่ 2.12 ข้อแนะนำสำหรับบดอัดดินในบริเวณใกล้เคียงโครงสร้างเดิม
58 • การก่อสร้างคันทางด้วยหิน หากพิจารณาใช้หินที่มีการคละขนาดที่ดีสำหรับถมเพื่อก่อสร้างคันทาง ควรเลี่ยงการเทออกจากรถบรรทุก โดยตรงเพื่อป้องกันการแยกตัวของอนุภาคที่มีขนาดต่างกัน หาดเลี่ยงมิได้ต้องผสมหินถมใหม่ในที่ หรือ เพื่อ ขนาดหินเล็กลงเข้าไปก่อนที่จะทำการบดอัด ทั้งนี้เพื่อลดการเคลื่อนตัวของอนุภาคหินที่มีขนาดเล็กเข้าไปยัง บริเวณที่มีการคละขนาดของหินที่ไม่ดี ระหว่างการก่อสร้างคันทางควรถมหินเป็นชั้นๆ ให้เต็มทั้งความกว้างทั้งชั้นในแนวราบ ความหนามากที่สุด ของชั้นหินก่อนที่จะทำการบดอัดคือ 1.3 เท่าของอนุภาคหินที่มีขนาดใหญ่ที่สุด จากนั้นทำการบดอัดด้วย เครื่องจักรหรืออุปกรณ์สำหรับบดอัดที่เหมาะสม โดยทั่วไปรถบดที่ใช้สำหรับบดอัดหินได้แก่ รถบดล้อยาง รถ บดแบบสั่น หรือรถตีนตะขาบ ยกตัวอย่างเช่น หากบดอัดหินที่มีอนุภาค 60 เซนติเมตร ควรถมหินให้ชั้นมีความ หนา 80 เซนติเมตร จากนั้นบดอัดโดยใช้รถตีนตะขาบหนัก 25 ตัน อย่างไรก็ตามการกำหนดขนาดน้ำหนักรถที่ เหมาะสมเฉพาะกรณีนั้นให้อยู่ในดุลยพินิจของวิศวกร โดยปกติคันทางที่ก่อสร้างจากหินถมจะมีการทรุดตัวใน ระดับหนึ่ง ปริมาณนั้นขึ้นอยู่กับความสูงของคันทาง ขนาดช่องว่างระหว่างอนุภาคหิน และ ระดับของการบด อัดตอนก่อสร้าง การทรุดตัวจะมากขึ้นหากมีน้ำไหลเข้าออกจากคันหินถมและทำให้หินอิ่มน้ำเป็นพักๆ • การขยายคันดินถมเดิมให้กว้างขึ้น ส่วนขยายออกของคันทางถือว่าเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างทางเดิม ดังนั้นการขยายคันทางต้องดำเนินการ อย่างระมัดระวัง โดยหลัก การขยายคันทางเดิมควรใช้เทคนิคการตัดดินเดิมให้เป็นขั้นหรือหิ้งและถมดินใหม่ เสริมด้านข้าง การตัดดินเดิมต้องทำลักษณะที่ไม่ทำให้เสถียรภาพของคันดินเดิมเสียไปข้อพิจารณาประกอบด้วย 1) จังหวะและช่วงเวลาสำหรับการตัดดินเดิม 2) การระบายน้ำจากคันดินเดิมและคันดินใหม่จากแอ่งซึ่งเกิดจาก ลาดของทั้งสองฝั่ง 3) การไม่รบกวนฐานรากของคันดินเดิมกระบวนการก่อสร้างควรประกอบด้วยการลอกหน้า ดินอ่อน พืชคลุมดิน หรือววัสดุอื่นใดที่มีเสถียรภาพต่ำออกจากบริเวณที่จะเป็นฐานของคันดินใหม่ ปรับแก้หน้า ดินในลักษณะเดียวกันกับลาดของคันดินเก่าที่ประชิดติดกับคันดินใหม่ จัดให้มีระบบระบายน้ำ ระมัดระวังอย่า ให้มีน้ำขังที่รอยต่อระหว่างคันทางเก่าและคันทางใหม่ที่ขยายออก วิศวกรอาจออกแบบให้มีสมอยึด (Key) ระหว่างคันดินเก่าและคันดินใหม่ นอกเหนือจากหิ้งหรือขั้นที่ได้ตัดในลาดของคันดินเก่า การก่อสร้างสมอยึดทำ ได้โดยขุดร่องในดินกว้างประมาณ 1 เมตร ลงในบริเวณขอบฐานของคันทางเก่า โดยความลึกให้อยู่ในดุลยพินิจ ของวิศวกรผู้รับผิดชอบ บดอัดดินลงในช่องว่างดังกล่าวให้เป็นส่วนหนึ่งของคันทางใหม่ สมอยึดจะช่วยเพิ่ม เสถียรภาพของลาดดิน กล่าวคือ ช่วยป้องกันไม่ให้คันทางใหม่ไถลเมื่อเปรียบกับคันทางเดิม
59 2.5 การออกแบบและก่อสร้างชั้นรองหินโรยทางรถไฟ ส่วนนี้ของคู่มือการออกแบบและก่อสร้างทางรถไฟแบบมีหินโรยวิธีการออกแบบและก่อสร้างชั้นรองหินโรย ทาง ชั้นรองหินโรยทางออกแบบและก่อสร้างให้วางตัวอยู่ใต้ชั้นหินโรยทางและอยู่เหนือพื้นทาง ชั้นหินโรยทาง ควรก่อสร้างจากดินอนุภาคที่คละขนาดดีและบดอัดให้แน่น วัสดุชั้นรองหินโรยทางควรมีดินมวลละเอียดปนอยู่ อย่างเพียงพอทั้งนี้เพื่อบดอัดให้ได้ความหนาแน่นที่สูง ในการก่อสร้างทางรถไฟโดยทั่วไปกำหนดให้ความหนาของชั้นนอนุภาค (Granular layer) หนาไม่น้อยกว่า 50 เซนติเมตร ชั้นอนุภาคประกอบด้วย ชั้นหินโรยทาง และชั้นรองหินโรยทาง ในทางปฏิบัติพบว่าทางที่มีชั้น รองหินโรยทางหนาไม่น้อยกว่า 30 ซม. มีสมรรถนะทางวิศวกรรมที่ดี ไม่เกิดปัญหาที่ต้องซ่อมบำรุงอยู่บ่อยครั้ง ชั้นรองหินโรยทางทำหน้าที่สำคัญกล่าวคือ • เป็นกันชน (Buffer) หรือชั้นกรอง (Filter) ไม่ให้ดินพื้นทางแทรกตัวขึ้นมายังชั้นรองหินโรยทาง • ระบายน้ำออกจากบริเวณส่วนบนของพื้นทาง 2.5.1 การออกแบบ การออกแบบโครงสร้างทางต้องเป็นไปตามลักษณะที่พื้นทาง ชั้นรองหินโรยทาง และหินโรยทาง รองรับ โครงสร้างส่วนบนของทางและกระจายแรงในโครงสร้างทางอย่างสม่ำเสมอ กำลังของพื้นทางจะเป็นปัจจัยหลัก ที่ใช้กำหนดความหนาของชั้นอนุภาค การออกแบบชั้นรองหินโรยทางต้องพิจารณาปัจจัยเหล่านี้ • สมบัติทางวิศวกรรมของดินพื้นทาง • กำลังแบกทานน้ำหนักของดินพื้นทาง • หน่วยจากการกระจายตัวของน้ำหนักจากการจราจรที่ปรากฏที่ผิวสัมผัสระหว่างหมอนรองรางกับ หินโรยทาง • ความหนาของชั้นอนุภาค • สมบัติทางกลของหินโรยทาง • การคละขนาดอนุภาคของหินโรยทาง • การก่อสร้าง (เทวาง และ บดอัด) ชั้นรองหินโรยทาง
60 2.5.2 วัสดุสำหรับก่อสร้างชั้นรองหินโรยทาง วัสดุสำหรับก่อสร้างชั้นรองหินโรยทางทั่วไปมีความคล้ายคลึงกับชั้นรองผิวทางในงานทางหลวงกล่าวคือ เป็นการผสมกันระหว่างหินบดหรือกรวดและทราย วัสดุรองหินโรยทางอาจผสมขึ้นเพื่อใช้งานเฉพาะหรือเป็น วัสดุทางธรรมชาติที่มีสมบัติทางวิศวกรรมเป็นไปตามข้อกำหนดก็ได้ วัสดุหินโรยทางควรมีลักษณะเป็นอนุภาค (Granular soil) ที่มีการคละขนาดอนุภาคที่ดีเพื่อป้องกันการ แทรกตัวของดินพื้นทางและป้องกันการแทรกตัวของหินโรยทางเข้ามาในชั้นรองหินโรยทางดังนั้นในการ ออกแบบชั้นรองหินโรยทางจึงต้องพิจารณาวัสดุเป็นชั้นกรองและวิเคราะห์ตามหลักการกรอง (Filter principle) อนุภาคมีลักษณะเนื้อแข็ง ไม่ผุ ห้ามมิให้นำวัสดุประเภท Shale มาเป็นวัสดุก่อสร้างชั้นรองหินโรย ทาง 2.5.3 การก่อสร้างชั้นรองหินโรยทาง การก่อสร้างชั้นรองหินโรยทางประกอบไปด้วยการเท ไถปาด ขึ้นรูป และการบดอัดตามที่กำหนดในแบบ ก่อสร้าง ควรบดอัดให้ผิวของชั้นรองหินโรยทางส่วนบนมีความหนาแน่นค่อนข้างสม่ำเสมอ ปราศจากลูกคลื่น หลุม หรือแอ่งที่ทำให้เกิดน้ำขัง ควรมีวิศวกรผู้รับผิดชอบตรวจสอบความเรียบร้อยของการก่อสร้างชั้นรองหิน โรยทาง การขนส่งวัสดุรองหินโรยทางต้องทำลักษณะที่ไม่ก่อให้เกิดการแยกตัวของอนุภาค หรือ วัสดุสูบหาย ระหว่างการขนส่ง เท และปาดเกลี่ยให้วัสดุรองหินโรยทางแต่ละชั้นให้หนาระหว่าง 7.5-15 เซนติเมตร จากนั้น บดอัดให้ได้คงามหนาแน่นเป็นไปตามข้อกำหนด เมื่อบดอัดแล้วชั้นรองหินโรยทางต้องได้รูปร่างตามที่กำหนดไว้ ในแบบก่อสร้าง ผิวต้องไม่มีลูกคลื่น หลุม หรือแอ่งที่ทำให้เกิดน้ำขังต้องควบคุมมิให้มีการจราจรบนชั้นรองหิน โรยทางที่บดอัดแล้วเกินกว่าความจำเป็น รับเหมาก่อสร้างต้องควบคุมให้ผิวของชั้นรองหินโรยทางบดอัดแน่น เรียบและรูปร่างเป็นไปตามแบบก่อสร้าง นอกจากนั้นยังต้องควบคุมให้ความหนาแน่นหลังจากบดอัดแล้วเป็นไป ตามข้อกำหนด 2.5.4 ข้อพิจารณาเพิ่มเติม ในทางเก่าที่มีอายุการใช้งานยาวนานอาจเกิดวัสดุคล้ายชั้นรองหินโรยทางขึ้นตามธรรมชาติจากการ เสื่อมสภาพของหินโรยทาง สำหรับการก่อสร้างทางใหม่และปรับปรุงทางเก่าโดยมีการปรับปรุงถึงชั้นดินพื้นทาง ควรพิจารณาออกแบบ ให้มีชั้นรองหินโรยทาง ชั้นรองหินโรยทางมีหน้าที่สำคัญดังนี้ • ชั้นรองหินโรยทางต้องทึบน้ำเพียงพอที่จะบังคับน้ำที่ไหลลงมาจากชั้นหินโรยทางให้ไหลออก ด้านข้างไปยังร่องระบายน้ำ และป้องกันมิให้ดินพื้นทางอิ่มน้ำและมีกำลังต่ำอันเป็นสาเหตุให้เกิด การพังวิบัติได้
61 • ชั้นรองหินโรยทางต้องมีความพรุนเพียงพอเพื่อให้น้ำไหลได้เล็กน้อยทั้งนี้เพื่อป้องกันการสะสมตัว ของแรงดันน้ำในดินพื้นทาง (ใต้ชั้นรองหินโรยทาง) แรงดันน้ำสะสมนี้ทำให้กำลังของดินพื้นทางต่ำ และเป็นสาเหตุให้เกิดการพังวิบัติได้ หากชั้นรองหินโรยทางมีความพรุนไม่เพียงพออาจพิจารณา ออกแบบให้มีชั้นทรายซึ่งมีสมบัติทางวิศวกรรมเป็นไปตามข้อกำหนดสำหรับชั้นรองหินโรยทางใน มาตรฐานนี้ เพื่อทำหน้าที่ระบายแรงดันน้ำในดินพื้นทางแทน • ชั้นรองหินโรยทางต้องมีความแข็งแกร่ง มีกำลังเพียงพอที่จะรองรับน้ำหนักจากชั้นหินโรยทางและ กระจายส่งต่อน้ำหนักดังกล่าวไปยังชั้นดินพื้นทาง • ผิวของชั้นรองหินโรยทางที่บดอัดเรียบร้อยแล้วต้องมีความแข็งแรงทนทานรองรับการทำงานของ เครื่องจักรระหว่างก่อสร้างชั้นหินโรยทางและการวางโครงสร้างด้านของทางโดยไม่เกิดการเคลื่อน ตัวเป็นหลุม แอ่ง หรือลูกคลื่น ที่กักเก็บน้ำ ที่อาจก่อให้เกิดกระเปาะ หรือแอ่งหินโรยทาง (Ballast pocket) ได้ • เนื่องจากชั้นรองหินโรยทางต้องทำหน้าที่สำคัญหายประการดังที่ได้กล่าวไปแล้ว วิศวกรพึงเลือก วัสดุชั้นรองหินโรยทางที่เหมาะสมและมีสมรรถนะที่ดี หลักเกณฑ์ทางวิศวกรรมอันหนึ่งที่ผ่านการ ใช้งานมาอย่างยาวนานและสามารถประยุกต์กับการออกแบบชั้นรองหินโรยทางได้เป็นอย่างดีคือ หลักวิศวกรรมการทางซึ่งพิจารณาเสถียรภาพของชั้นโครงสร้างทางหลวง วิศวกรสามารถพิจารณา ให้ดำเนินการทดสอบสมบัติทางวิศวกรรมเพิ่มเติมนอกเหนือจากการทดสอบที่ระบุในมาตรฐานนี้ หากหินโรยทาง วัสดุชั้นรองพื้นทาง และ ดินพื้นทางเป็นวัสดุใหม่ที่ยังมิเคยใช้งานมาก่อนหรือมี ลักษณะบางประการที่ไม่ปกติ
62 2.6 การออกแบบโครงสร้างทางรถไฟแบบไม่มีหินโรยทาง ภาพที่ 2.18 องค์ประกอบโครงสร้างทางแบบไม่มีหินโรยทาง องค์ประกอบหลักรองและส่วนต่างๆ โดยส่วนประกอบหลักของโครงสร้างทางรถไฟ ดังนี้ 1. ราง ประแจสับราง (Rail/Switch and crossing) 2. ระบบยึดเหนี่ยวราง หรือ ในบางระบบจะเป็นระบบแบบฝังรางเข้ากับส่วนที่ 3 (Fastening system/System for embedded rail) ได้แก่ ตัวยึด (Clip) ตัวหนีบ (Clamp) แผ่นรองราง (Rail Pad) วัสดุยึดประสาน (Adhesive) 3. ส่วนประกอบที่นำมารองราง (Prefabricated Element) เช่น หมอนคอนกรีต (Concrete Sleeper) บล็อก (Block) พื้น (Slab) 4. ชั้นคั่นกลางระหว่างหมอนรองรางกับพื้น หรือ คอนกรีตรองราง (Intermediate Layer/Concrete Filling Layer) 5. ชั้นทาง (Pavement) ได้แก่ พื้นคอนกรีตรองรางแบบชั้นเดียวหรือหายชั้น (Single-layered pavement/Multi-layered pavement) 6. ชั้นรองพื้นคอนกรีตรองราง (Intermediate layer) เช่น Foil/Sheeting และวัสดุทดแทน (Compensation Layer) 7. โครงสร้างรองรับทางรถไฟ (Substructure) อาจจะเป็นพื้นคอนกรีต พื้นสะพาน ชั้นรองผิวทาง หรือ คันทางแล้วแต่ลักษณะการออกแบบที่รองรับ รูปแบบของโครงสร้างทางแบบไม่มีหินโรยทางมีมากมายหลายรู)แบบ ซึ่งขึ้นกับเทคนิคการออกแบบการถ่ายเท แรงจากรถไฟไปยังโครงสร้างทางรถไฟ รูปแบบโครงสร้างงสามารถแบ่งประเภทตามลักษณะการยึดเหนี่ยวราง
63 ได้เป็น 2 ประเภทใหญ่ คือ 1) โครงสร้างทางแบบไม่มีหินโรยทางแบบมีจุดรองรับต่อเนื่องหรือรางแบบฝัง (Embedded Rail System) และ 2) โครงสร้างทางแบบไม่มีหินโรยทางแบบมีระบบยึดเหนี่ยวราง (Fastening System) โดยมีรายละเอียดดังนี้ 2.6.1 โครงสร้างทางแบบไม่มีหินโรยทางแบบมีจุดรองรับต่อเนื่องหรือรางแบบฝัง (Embedded Rail System) เป็นโครงสร้างทางที่รางฝังอยู่ใน Elastomeric Concrete หรือ วัสดุประสานซีเมนต์ (Cement) ซึ่งอยู่ใน พื้นคอนกรีต ระบบนี้มีชื่อย่อว่า Embedded Rail System (ERS) โดยใช้ระบบรองรับแบบต่อเนื่องดังแสดงใน ภาพที่ 2-18 โดยโครงสร้างทางประกอบด้วยรางที่ฝังอยู่ในพื้นคอนกรีตเสริมเหล็กแบบต่อเนื่องวางอยู่บนฐานที่ ทำให้แน่นด้วยซีเมนต์และรองด้วยทราย ภาพที่ 2.19 ตัวอย่างโครงสร้างทางรถไฟแบบไม่มีหินโรยทางแบบระบบฝัง 2.6.2 โครงสร้างทางแบบไม่มีหินโรยทางแบบมีระบบยึดเหนี่ยวราง (Fastening System) ระบบโครงสร้างทางแบบไม่มีหินโรยทางมักจะใช้ระบบที่มีระบบยึดเหนี่ยวราง ซึ่งระบบโครงสร้างทางนี้จะมี หลายระบบ และมีชื่อเรียกหลากหลายตามแต่ละรูปแบบการออกแบบภาพที่ 2.19
64 ภาพที่ 2.20 รูปแบบทั่วไปของพื้นทางคอนกรีตเสริมเหล็กแบบต่อเนื่อง(Continuously Reinforced Concrete Slab Track System, CRC)ที่มีระบบยึดเหนี่ยวราง(Fastening System) 2.6.3 ขอบเขต 6.3.1 มาตรฐานฉบับนี้ใช้สำหรับระบบขนส่งทางรางในประเทศไทย 6.3.2 มาตรฐานฉบับนี้ใช้สำหรับระบบขนส่งทางรางในเมือง ชานเมือง และระหว่างเมืองที่มีขนาดทาง 1.435 เมตร เท่านั้น 2.6.4 นิยามและสัญลักษณ์ ERS หมายถึง Embedded Rail System CRC หมายถึง Continuous Reinforced Concrete Slab Track System
65 2.6.5 วัสดุสำหรับโครงสร้างทางรถไฟแบบไม่มีหินโรยทาง คอนกรีต วัสดุผสมคอนกรีตควรเป็นปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภท 1 หรือเทียบเท่า โดยมีกำลังอัดของคอนกรีตที่ 28 วัน ไม่ควรต่ำกว่า 280 กิโลกรัม/ตารางเซนติเมตร สำหรับก้อนตัวอย่างทดสอบทรงกระบอก (Cylinder) และมีกำลังรับแรงดันไม่ต่ำกว่า 45 กิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตร อัตราส่วนของน้ำต่อซีเมนต์ไม่เกิน 0.45 ทั้งนี้ ให้คำนึงถึงความคงทนและอายุการใช้งานเป็นหลัก วัสดุที่ใช้ในการผสมคอนกรีตไม่ควรมีผลกระทบต่อความ คงทนของคอนกรีต เช่น มวลรวมที่ไม่ทำให้เกดิปฏิกิริยาอัลคาไลน์ (Alkaline-aggregate Reaction) หรือ ปฏิกิริยาทางเคมีที่ส่งผลกระทบต่อความคงทนของคอนกรีต ทั้งนี้ มวลรวมของปฏิกริยาอัลคาไลน์ภายใน คอนกรีตไม่ควรเกิน 3 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร เหล็กเสริม เหล็กเสริมให้เป็นไปตามที่ออกแบบ หรือมาตรฐาน มอก. ทั้งนี้ เหล็กเสริมควีมีการทดสอบ ก่อนนำไปใช้ และมีกำลังไม่ต่ำกว่าค่าที่ใช้ในการออกแบบ เหล็กเสริมด้านทานการยืดหด เหล็กเสริมต้านทานการยืดหดตามยาวและตามขวางควรมีการจัดวางให้อยู่ในระดับกึ่งกลางหรือใกล้เคียง ระดับกึ่งกลางของคอนกรีต วัตถุประสงค์เพื่อควบคุมการร้าวจากการหดตัวเนื่องจากอุณหภูมิ ทั้งนี้เหล็กเสริม ต้านทานการยืดหดไม่ได้ถูกออกแบบให้รับแรงกระแทกและโมเมนต์จากน้ำหนักของรถไฟ ปริมาณของเหล็ก เสริมต้านทานการยืดหดควรมีปริมาณไม่ต่ำกว่า ร้อยละ 0.8-0.9 สำหรับหน้าตัดชั้นทางปกติและไม่ต่ำกว่าร้อย ละ 0.4-0.5 สำหรับหน้าชั้นทางบริเวณรอยต่อ 2.6.6 การออกแบบโครงสร้างทางรถไฟชนิดไม่มีหินโรยทาง ข้อควรพิจารณาในการออกแบบ การออกแบบทางรถไฟชนิดพื้นคอนกรีต จะใช้หลักการของการออกแบบชิ้นส่วนโครงสร้างคอนกรีตเสริม เหล็กที่ต้องสามารถรับแรงกระแทกกระทำจากน้ำหนักบรรทุกประเภทต่างๆ ได้อย่างปลอดภัย และสามารถ ถ่ายน้ำนหักบรรทุกลงไปยังโครงสร้างส่วนล่างได้อย่างมีเสถียรภาพ เช่น ชั้นพื้นทาง พื้นทางคอนกรีต พื้นทาง แอสฟัลท์คอนกรีต หรือ พื้นสะพาน เป็นต้น น้ำหนักบรรทุกที่พื้นคอนกรีตจะต้องรับ เช่น น้ำหนักที่ถ่ายจากราง แบบสถิตศาสตร์ แบบพลศาสตร์ หรือ หน่วยแรงจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่ผิวคอนกรีต หลักการออกแบบ การประกอบกันของระบบโครงสร้างทางชนิดพื้นคอนกรีต ทั้งในแบบมีอุปกรณ์ยึดรั้งรางหรือเป็นแบบราง ฝัง บนชิ้นส่วนคอนกรีตแบบหล่อสำเร็จ หรือหล่อในที่ ให้พิจารณาชิ้นส่วนนั้นเป็นคานต่อเนื่องหรือคานแบบไม่
66 ต่อเนื่องที่รองรับน้ำหนักบรรทุกตามหัวข้อที่ 3 (แรงกระทำพิจารณา) โมเมนต์ของความเฉื่อยของราง ระยะ ระหว่างอุปกรณ์ยึดรั้ง และความยืดหยุ่นของระบบทั้งหมดบนจุดรองรับ มีผลต่อกี่กระจายแรงกระทำในแนวดิ่ง และแนวราบจากราง โครงสร้างที่รองรับรางหรือแผ่นพื้น ซึ่งอาจประกอบด้วย ชิ้นส่วนหล่อสำเร็จ หรือชิ้นส่วน หล่อในที่ จะต้องออกแบบให้สามารถรับน้ำหนักในรูปของโมเมนต์ตัดในแนวระนาบและนอกระนาบเพื่อส่ง ต่อไปยังโครงสร้างส่วนล่างได้อย่างปลอดภัย โมเมนต์ดัดที่เกิดขึ้นจะต้องทำโครงสร้างรองรับรางมีพฤติกรรมอยู่ ในช่วงยืดหยุ่นโดยไม่เกิดการเสียรูปอย่างถาวร (Plastic Deformation) หรืออาจเกิดการเสียรูปอย่างถาวรแต่ จำกัด ซึ่งขึ้นอยู่กับการออกแบบในแต่ละชิ้นส่วนย่อย การคำนวณระดับความเค้นที่เกิดขึ้นในระบบย่อย (Subsystem) หรือส่วนประกอบ จะต้องไม่เกินระดับกำลังที่กำหนดไว้ ระดับโมเมนต์ดัดและความเค้นดึง เนื่องจากน้ำหนักบรรทุกในกรณีต่างๆ สามารถคำนวณแยกกันได้และนำมารวมกันในภายหลัง ซึ่งน้ำหนัก บรรทุกที่มากระทำจะคำนึงถึง น้ำหนัก รวมถึงผลของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิด้วย ขั้นตอนในการคำนวณ ขั้นตอนที่ 1 คำนวณโมเมนต์ดัดเนื่องจากน้ำหนักบรรทุกจากราง (Bending Moment due to rail seat load) สามารถใช้หลักการของพื้นบน Winkler Foundation ในการคำนวณโมเมนต์ดัดตามแนวแกนและแนว นอกระนาบ และหลักการคานบน Winkler Foundation ในการคำนวณโมเมนต์ดัดตามแนวแกนและนำผล จากโมเมนต์ดัดสูงสุดในการออกแบบต่อไป ขั้นตอนที่ 2 คำนวณโมเมนต์เนื่องจากอุณหภูมิ (Temperature Gradient) ที่แตกต่างกันในระบบรองรับ ราง พื้นคอนกรีต พื้นทาง คานคอนกรีต เมื่อรับความร้อนจากแสงแดด หรือจากกระบวนการใดจะทำให้เกิด ความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิของผิวบนและผิวล่างของคอนกรีตที่ไม่เท่ากัน ความแตกต่างของอุณหภูมิที่ เกิดขึ้นจะก่อให้เกิดหน่วยแรงขึ้นในหน้าตัดของคอนกรีต การคำนวณหน่วยแรงจะสามารถแบบจำลองทาง คณิตศาสตร์ที่เหมาะสมเพื่อให้หาหน่วยแรงที่เกิดขึ้นในหน้าตัดคอนกรีตได้อย่างถูกต้อง ขั้นตอนที่ 3 คำนวณแรงที่กระทำบนชิ้นส่วนอื่นที่เกี่ยวข้องกัน ได้แก่ 1) คำนวณแรงระหว่างระบบยึดรั้ง (Fastening System) กับระบบรองรับ (Supporting Structures) เช่น ชิ้นส่วนสำเร็จรูป พื้น 2) คำนวณน้ำหนักที่กระทำบนชิ้นส่วนที่ประกอบกันและการกระจายน้ำหนัก 3) คำนวณแรงในชิ้นส่วนตามขวาง หรือหมอนรองรางและกระจายน้ำหนัก 4) คำนวณแรงในคานตามยาว การกระจายน้ำหนักตามยาว 5) คำนวณแรงในพื้น หรือโครงสร้างรับน้ำหนักทั้งความยาวและตามขวาง 6) คำนวณแรงกระทำกับพื้นแอสฟัลท์คอนกรีต (ถ้ามี)
67 ความล้าจากหน่วยแรง จากการดัดที่ยอมให้สูงสุดจากน้ำหนักรถไฟ สามารถคำนวณได้โดยใช้หลักการ Multilayer Theory Model โดยที่ ค่ายังโมดูลัสที่แนะนำสามารถใช้ค่าอีลาสติกโมดูลัส ( E ) = 50000 กิโลกรัมต่อ ตารางเซนติเมตร ซึ่งเป็นค่าเฉลี่ยโดยทั่วไปได้ และค่าเฉลี่ยความล้าจากโมเมนต์ดัดสามารถใช้ 8 กิโลกรัมต่อ ตารางเซนติเมตร การออกแบบหน้าตัดของแผ่นพื้น การออกแบบแผ่นพื้นจะใช้หลักการเดียวกับการออกแบบโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กทั่วไปเมื่อได้หน่วย แรงที่คำนวณได้ในขั้นตอนที่ 2 จะทำการเสริมเหล็กให้สอดคล้องกับหน่วยแรงที่คำนวณได้ การออกแบบ สามารถใช้ได้ทั้งวิธีหน่วยแรงใช้งาน และวิธีกำลัง 2.6.7 ระบบยึดเหนี่ยวราง (Rail Fastening System) โดยทั่วไปแล้วรางจะมีการยึดรั้งและยึดเหนี่ยวต่อเนื่องในระยะทุกๆ 0.60 เมตร ถึง 0.75 เมตร กรณีมีการ ยึดเหนี่ยวในระยะนอกเหนือจากระยะดังกล่าว จำเป็นต้องมีการออกแบบเฉพาะเพื่อประเมินความเหมาะสม และความปลอดภัย โดยพิจารณาจากข้อมูลปริมาณการจราจร แนวเส้นทางและลักษณะทางกายภาพของราง ตลอดจนความเร็วที่ใช้ในการเดินรถ โดยมีข้อมูลอ้างอิงจากผลการทดสอบที่เชื่อถือได้รองรับ ทั้งนี้ รายละเอียด ของระบบยึดเหนี่ยวราง ให้อ้างอิงตามมาตรฐานการขนส่งทางรางของกรมการขนส่งทางราง เรื่องมาตรฐาน องค์ประกอบทางรถไฟ 2.6.8 ข้อควรพิจารณาพิเศษ ตำแหน่งเปลี่ยนผ่าน (Transition Zone) 1.) ตำแหน่งเปลี่ยนผ่าน (Transition Zone) เช่น จุดเชื่อมต่อระหว่างสะพานกับทางรถไฟ หรือจุดที่ เปลี่ยนจากทางรถไฟแบบมีหินโรยทางเป็นโครงสร้างทางแบบพื้นคอนกรีต จะต้องได้รับการพิจารณาเป็นพิเศษ 2) การออกแบบตำแหน่งเปลี่ยนผ่านจะต้องพิจารณาถึงความแตกต่างระหว่างทางรถไฟที่มีความแข็งเกร็ง สูงหรือทางรถไฟแบบทางรถไฟแบบพื้นคอนกรีต และ ทางรถไฟที่มีความแข็งแรงต่ำหรือทางรถไฟแบบหินโรย ทาง โดยวิธีการที่ใช้ในการออกแบบต้องเป็นวิธีการที่ได้รับการยอมรับและสามารถใช้งานได้อย่างประหยัดและ เหมาะสม รายละเอียดเพิ่มเติมของจุดเชื่อมต่อให้อ้างอิง มาตรฐานการขนส่งทางรางของกรมการขนส่งทางรางเรื่อง มาตรฐานตำแหน่งเปลี่ยนผ่านบนทางรถไฟ
68 จุดสิ้นสุดของทางรถไฟแบบไม่มีหินโรยทาง จุดสิ้นสุดของทางรถไฟแบบไม่มีหินโรยทางจะต้องมีรอยต่อให้ขยายตัว (Expansion Joint) เพื่อให้พื้น คอนกรีตสามารถเคลื่อนที่ได้ ความต่อเนื่องของทางรถไฟแบบไม่มีหินโรยทางและคานของสะพาน ส่วนนี้จะใช้กับทางรถไฟแบบพื้นคอนกรีตแบบตรงและต่อกับจุดรองรับแบบธรรมดาของคานสะพานที่มีช่วง ฐานรองรับที่มีความยาวถึง 23 เมตร ถ้ามีความต้องการต่อความยาวของพื้นคอนกรีตที่รองรับสะพาน (Bridge Deck) จะต้องทำตามข้อกำหนดดังนี้ 1) เพื่อที่จะลดรอยแตกบนพื้นคอนกรีตและเพื่อให้พื้นและคานที่รองรับสะพานเกิดการเคลื่อน ตัวได้ควรที่จะมีการลดแรงเสียดทานระหว่างพื้นคอนกรีตและคานของสะพาน 2) ควรให้มี 2 ชั้นของ Bituminous Material แยก โดยแผ่นโพลียูรีเทน (Polyurethane) 2 แผ่น ระหว่าง พื้นคอนกรีตและคานของสะพาน 3) วัสดุเทฟลอนสามารถนำมาใช้เพื่อลดแรงเสียดทานได้
69 2.7 รางเชื่อมยาว (Continuous Welded Rail) 2.7.1 ทั่วไป โดยปกติรางเชื่อมยาวจะถูกยึดติดกับหมอนโดยอุปกรณ์ยึดเหนี่ยว ซึ่งแรงยึดเหนี่ยวจากอุปกณณ์จะบังคับให้ รางและไม้หมอนเคลื่อนที่ติดไปด้วยกันในทิศทาง ทั้งแนวยาว แนวดิ่งและด้านข้างเมื่อมีแรงมากระทำต่อระบบ โดยที่หินโรยทางจะพยายามต้ายทานการเคลื่อนที่ดังกล่าวไว้ ซึ่งแรงต้านดังกล่าว จะทำให้เกิดหน่วยแรงขึ้นบน หน้าตัดราง โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเคลื่อนที่ในแนวยาวซึ่งเกิดจากการหดและขยายตัวของรางเมื่ออุณหภูมิ เปลี่ยนไปรวมถึงในแนวยาว ซึ่งเกิดจากการเร่งและเบรกของรถไฟ ปัจจัยดังกล่าวล้วนส่งผลให้เกิดการ เปลี่ยนแปลงของหน่วยแรงในหน้าตัดราง และอาจทำให้เกิดความเสียหายต่อทางรถไฟได้หากหน่วยแรงดังกล่าว มีค่าสูงเกินพิกัดเสถียรภาพ ในการแยกประเภทของรางสั้นกับรางเชื่อมยาวนั้น พิจารณาถึงการยืดหดตัวตลอดความยาวของรางหาก รางมีการยืดหดตัวได้อย่างอิสระไปตลอดความยาวโดยไม่ทำให้เกิดหน่วยแรงบนหน้าตัดราง ซึ่งต้องมีการ ควบคุมขนาดของหน่วยแรงดังกล่าว เพื่อป้องกันความเสียหายที่อาจเกิดขึ้น โดยมาตรฐาน มขร S-T-006 ‘มาตรฐานรางเชื่อมยาว’ กำหนดว่า รางเชื่อมยาว คือ รางที่ยาวต่อเนื่องกันตั้งแต่ 90 เมตรขึ้นไป จากพฤติกรรมของรางเชื่อมยาวข้างต้น ทำให้การก่อสร้างรางเชื่อมยาวยังมีข้อจำกัดที่ต้องคำนึงถึง เช่น บริเวณที่รัศมีโค้งแคบ บริเวณสะพาน นอกจากนี้สภาพโครงสร้างทางรถไฟในบางกรณีไม่สามารถที่จะเชื่อมราง ให้ยาวได้โดยตลอด จำเป็นต้องเว้นช่วงของรางเชื่อมยาวไว้เพื่อความปลอดภัย และป้องกันรางเดิน (Rail Creep) รางดุ้ง (Rail Buckling) โดยวางรางต่อเป็น Buffer Track ในช่วงต่อของรางเชื่อมยาวที่อุณหภูมิอาจะมี การเปลี่ยนแปลงมาก หรือมีโอกาสเกิดรางเดินสูงจะออกแบบให้มีการติดตั้งจุดต่อเผื่อขยาย (Expansion Joint) ในการออกแบบรางเชื่อมยาวจะต้องคำนึงตั้งแต่การวางราง โดยจะต้องมีการควบคุมอุณหภูมิขณะวางราง (Laying Temperature) ให้ใกล้เคียงกับอุณหภูมิกลาง (10-15% ของค่าเฉลี่ย) เพื่อให้เกิดสภาวะปราศจาก ความเค้น (Stress Free) เมื่อติดตั้งรางเรียบร้อย ทั้งนี้เพื่อให้หน่วยแรงที่เกิดขึ้นขณะที่อุณหภูมิมีการ เปลี่ยนแปลงสูงสุดมีค่าไม่เกินพิกัดปลอดภัยที่ได้ออกแบบไว้ โดยอุณหภูมิของการวางรางในแต่ละภาคของการ รถไฟแห่งประเทศไทย ถูกแสดงไว้ในตารางที่2.13 ตารางที่ 2.13 อุณหภูมิที่มีการบันทึกไว้ในประเทศไทย
70 2.7.2 การก่อสร้างรางเชื่อมยาว หลักการในการก่อสร้างทางรถไฟรางเชื่อมยาวมี ข้นตอนดังนี้ 1) การเชื่อมรางสามารถทำได้โดยวิธีการเชื่อมไฟฟ้า (Electric Flash Butt Welding) จากโรงงาน ซึ่งเป็นรางธรรมดามาเชื่อมต่อกัน ส่วนการเชื่อมหัวต่อรางในทางนั้น ใช้เชื่อมด้วยวิธีเธอร์มิต (Thermit Welding) เชื่อมไฟฟ้าในที่ (Mobile Flash Butt) หรือวิธีอื่นๆ 2) การวางรางเชื่อมยาวนั้น ต้องวางในขณะที่อุณหภูมิของรางมีค่าใกล้เคียงกับอุณหภูมิกลางคือ 30 องศาเซลเซียส หากมีการวางรางที่อุณหภูมิแตกต่างจากอุณหภูมิกลางมากเกินกว่า 5 องศา เซลเซียส จะต้องมีการปรับอุณหภูมิของราง หรือมีการปรับการยืดหดของรางให้เหมาะสมก่อน วางราง และต้องมีการตรวจสอบรับรองจากผู้รับผิดชอบ ทั้งนี้ หากมีข้อมูลทางสถิติของอุณหภูมิ ในแต่ละพื้นที่ อนุญาตให้ใช้ค่าเฉลี่ยเป็นอุณหภูมิกลางได้ เมื่อจะตรึงรางให้ติดกับหมอน และใส่ อุปกรณ์ยึดเหนี่ยวรางนั้น ต้องจัดช่องว่างหัวต่อรางให้ได้ระยะสัมพันธ์กับอุณหภูมิ 3) อุณหภูมิปกติของสภาพแวดล้อมในการวางรางเชื่อมยาวคือ 30 องศาเซลเซียส หากมีการวางราง ที่อุณหภูมิแตกต่างจากอุณหภูมิกลางมากกว่า 5 องศาเซลเซียส จะต้องมีการควบคุมหน่วยแรง ของรางก่อนติดตั้ง และต้องมีการตรวจสอบรับรองจากผู้รับผิดชอบ ทั้งนี้ หากมีข้อมูลทางสถิติ ของอุณหภูมิในแต่ละพื้นที่อนุญาตให้ใช้ค่าเฉลี่ยเป็นอุณหภูมิกลางได้ 4) รางเชื่อมยาวบนทางรถไฟบนหินโรยทาง จะต้องมีโค้งรัศมีไม่ต่ำกว่า 400 เมตร และทางวิ่งช่วงที่มี รัศมีน้อยกว่า 600 เมตร ต้องมีการตรวจสอบว่ามีความต้านทานด้านข้างที่เพียงพอ 5) ทางโค้งบริเวณที่มีการเปลี่ยนแปลงความลาดชันต้องมีรัศมีโค้ง 3000 เมตรขึ้นไป 6) หลีกเลี่ยงการวางรางเชื่อมยาวบริเวณโค้งต่อเนื่องที่มีรัศมีต่ำกว่า 1500 เมตร 7) ในกรณีที่วางรางเชื่อมยาวในอุโมงค์ จะต้องทำรางเชื่อมยาวบริเวณอุโมงค์ให้แยกต่างหาก แต่ใน อุโมงค์สั้นๆ ที่สภาพอากาศภายนอก และภายในอุโมงค์ไม่ต่างกันมาก อาจวางรางเชื่อมยาว ต่อเนื่องกับทางวิ่งภายนอกได้ 8) หลีกเลี่ยงการวางรางเชื่อมยาว ในบริเวณที่สภาพของทางวิ่งไม่สมบูรณ์ 9) รางเชื่อมยาวที่วางบนสะพานควรหลีกเลี่ยงสะพานที่มีความยาวรวมกันเกิน 25 เมตร ขึ้นไปใน กรณีที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ จะต้องมีการวิเคราะห์และตรวจสอบความต้านทานตามแนวยาว และตาม ขวางของทางรถไฟ รวมไปถึงหน่วยแรงตามยายวในรางและการเคลื่อนตัวของสะพานโดยละเอียด โดยบนสะพานที่มีความยาวช่วงสั้นนั้น รางเชื่อมยาวสามารถวางได้โดยปราศจากความเค้นโดยใช้ จุดต่อเผื่อขยาย (Rail Expansion Joint) ในกรณีที่รางไม่สามารถวางปราศจากความเค้นได้ จะต้องทำการวิเคราะห์โครงสร้างให้สอดคล้องกับพฤติกรรมปฏิสัมพันธ์ระหว่างทางวิ่งและ สะพาน ทั้งนี้ ทางบนสะพานไม่อนุญาตให้วางรางเชื่อมยาว
71 10) รอยเชื่อมจะต้องถูกเจียร์ให้เรียบและความตรง (Straightness) บริเวณปลายรางที่เชื่อมต่อกัน จะต้องมีค่าเป็นไปตามตารางที่ 6-2 พื้นทางและหมอนจะต้องก่อสร้างให้มีความต้านทานต่อแรง กระทำตามแนวด้านข้างแลพด้านยาวของทางวิ่งมากกว่า 7 และ 10 กิโลนิวตันต่อหมอนหนึ่งท่อน ตามลำดับ และต้องมีค่าความแข็งเกร็งในการรับแรงแนวดิ่งไม่ต่ำกว่า 60 กิโลนิวตันต่อมิลลิเมตร โดยจะต้องมีการตรวจสอบกับหมอนจำนวน 10 ท่อน ทุกๆ 5 กิโลเมตร ตารางที่ 2.14 ค่าความผิดพลาดที่ยอมให้สำหรับการเบี่ยงเบนจากความตรง (Straightness) ต่อความ ยาว 1 เมตรของราง 2.7.3 การเชื่อมราง โดยทั่วไปการเชื่อมรางจะใช้ 2 วิธีการเชื่อม คือการเชื่อมไฟฟ้า (Flash Butt Welding) และการเชื่อมเทอร์ มิต (Thermit Welding) การเชื่อม Flash Butt Welding เป็นการเชื่อมแบบอัตโนมัติที่มีการตั้งค่าพารามิเตอร์มาแล้ว และเป็นการ เชื่อมที่ไม่มีการเติมเนื้อโลหะระหว่างรอยต่อราง จึงเป็นการเชื่อมที่มีคุณภาพสูง โดยการเชื่อม Flash Butt Welding มีทั้งการเชื่อมในโรงงานและเชื่อมหน้างานส่วนการเชื่อมเทอร์มิต โดยทั่วไปเป็นการเชื่อมหน้างาน เป็นการเชื่อมที่ต้องใช้ช่างปฏิบัติการ และเป็นการเชื่อมที่มีการเติมเนื้อโลหะระหว่างรอยต่อราง ข้อดี-ข้อเสียของการเชื่อม Flash Butt Welding เทียบกับการเชื่อมเทอร์มิต • การเชื่อม Flash Butt Welding สามารถเชื่อมได้รวดเร็วกว่าการเชื่อมเทอร์มิต • การเชื่อม Flash Butt Welding ใช้ผู้ปฏิบัติการ (Operator) น้อยกว่า • การเชื่อม Flash Butt Welding ให้คุณภาพการเชื่อมที่สม่ำเสมอและดีกว่าการเชื่อมเทอร์มิต • การเชื่อม Flash Butt Welding เหมาะสำหรับการเชื่อมรางใหม่ ในขณะที่การเชื่อมเทอร์มิต เหมาะสำหรับการเชื่อมรางเก่ามากกว่า • การเชื่อม Flash Butt Welding ให้ค่าความแข็งแรงของแนวเชื่อมสูงกว่าการเชื่อมเทอร์มิต • แนวเชื่อมจากการเชื่อม Flash Butt Welding สามารถทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีกว่าการเชื่อม เทอร์มิต
72 การเชื่อมไฟฟ้า • ขั้นตอนการเชื่อมรางแบบไฟฟ้า (Flash Butt Welding) แผนผังโรงเชื่อมรางแบบเชื่อมไฟฟ้า (Flash Butt Welding) แบ่งออกได้เป็น 8 โซนหลักๆดังนี้ ภาพที่ 2.21 แผนผังของโรงเชื่อมรางยาว 1) พื้นที่สำหรับเก็บรางสั้น 25 เมตร 2) สถานีสำหรับเจียรแต่งหัวรางก่อนการเชื่อม 3) สถานีเชื่อมด้วยเครื่องเชื่อมแฟลตบัส 4) สถานีการเจียรแต่งรอยเชื่อม 5) สถานีสำหรับตอกเบอร์หมายเลขของรอยเชื่อม 6) ตรวจสอบด้วยเครื่องตรวจสอบความถี่สูง 7) พื้นที่สำหรับเก็บรางเชื่อมยาว 8) การเจียรแต่งครั้งสุดท้ายพร้อมกับตรวจสอบคุณภาพของรอยเชื่อม ขั้นตอนการเชื่อมไฟฟ้า (Flash Butt Welding) 1) ทำการจัดเรียงและแยกประเภทของราง 2) ทำความสะอาดหัวรางทั้งสองเส้นและเอวรางด้วยเครื่องเจียรเพื่อทำความสะอาดสนิมตรงตำแหน่ง ที่จะทำการเชื่อม เพราะสนิมที่หัวรางจะมีผลต่อคุณภาพของรอยยิ้ม 3) ทำการจัดแนวรางให้ได้ระดับตามข้อกำหนดของเครื่องเชื่อม 4) เริ่มทำการเชื่อมด้วยเครื่องเชื่อมแฟลตบัสหลังจากมีการปรับระดับเสร็จแล้ว โปรแกรมจะเริ่ม ทำงานอัตโนมัติที่ได้ตั้งค่าไว้ โดยที่โปรแกรมจะเป็นตัวควบคุมการส่งจ่ายกระแสไฟฟ้าไปยังหัวราง ทั้งสองจนกระแสมีความเสถียรอยู่ ณ ค่าๆหนึ่งเพื่อให้รางมีอุณหภูมิที่สูงขึ้น หลังจากนั้นโปรแกรม จะสั่งการให้ระบบไฮโดรลิคบีบอัดรางเข้าหากันด้วยความเร็วและแรงอัด เพื่อให้รางทั้งสองเส้น เชื่อมติดกัน โดยที่รางจะถูกบีบอัดเข้าหากันจนมีระยะการบีบตัวเท่ากับค่าที่ตั้งไว้โปรแกรมถึงจะ หยุดและข้ามไปทำยังขั้นตอนต่อไปโดยมีขั้นตอนการเชื่อมแสดงตาม แผนผังรูปที่ 7-6 ดังต่อไปนี้
73 ภาพที่ 2.22 แผนผังการเชื่อมไฟฟ้า (Flash Butt Welding)
74 5) เครื่องเชื่อมแฟลตบัสจะทำการเฉือนเศษเหล็กรอบๆ เนื้อรางที่เชื่อมเสร็จออกโดยอัตโนมัติ โดยใช้ ใบมีดออกแบบมาเพื่อตัดให้เข้ารูปทรงรางเดิม 6) ในแต่ละรอยเชื่อมที่มีการเชื่อมเสร็จจะถูกลำเลียงด้วยโรเลอร์มอเตอร์ไฟฟ้า เพื่อส่งต่อไปยังสถานี ต่อไป และลำเลียงรางสั้นเส้นต่อไปเพื่อมาทำการเชื่อมต่อให้ได้รางเชื่อมยาวตามระยะที่กำหนด 7) หลังจากที่แต่ละรอยเชื่อมถูกลำเลียงไปยังพื้นที่จัดเก็บรางยาวด้วยโรเลอร์มอเตอร์ไฟฟ้าแล้ว ก่อนที่ จะเก็บลงพื้นที่จะต้องทำการเจียรแต่ละรอยเชื่อมก่อน โดยที่จะเจียรแต่งให้รอยเชื่อมสูงไว้ก่อน ในช่วงที่รอยเชื่อมยังมีอุณหภูมิสูง 8) ในส่วนของการทำเครื่องหมาย จะมีการเจียรแต่งทำความสะอาดบริเวณรอบๆ รอยเชื่อมก่อนด้วย เครื่องเจียรไฟฟ้าและทำการตอกหมายเลขรอยเชื่อม วัน/เดือน/ปี ที่เชื่อม และรหัสของแต่ละละ รอยเชื่อม ตามข้อกำหนด 9) หลังจากเชื่อมรางยาวเสร็จได้ตามความยาวที่ต้องการแล้ว ให้ใช้ Fixed Gentry 2 ตัน ทั้ง 16 ตัว ยกรางยาวเส้นดังกล่าวลงมาวางไว้ที่พื้นที่เก็บรางเชื่อมยาว โดยมีหมอยคอนกรีตเป็นตัวรองรับราง เชื่อมยาวที่ชั้นหนึ่งเพื่อไม่ให้รางเชื่อมยาวสัมผัสกับดินโดยตรง 10)การเจียรครั้งสุดท้ายจะต้องดำเนินการหลังจากที่รางเชื่อมยาวถูกลำเลียงมาเก็บยังพื้นที่เก็บราง เชื่อมยาวเรียบร้อยแล้ว และอุณหภูมิของรอยเชื่อมลดต่ำลงเท่ากับอุณหภูมิรางปกติเสียก่อน 11) ใช้เหล็กทาบ 1 เมตร ในการวัดระดับของรอยเชื่อมในตำแหน่งหัวรางและข้างรางด้านในซึ่งเป็นจุด ที่สัมผัสกับล้อรถไฟและบังใบของล้อรถไฟ โดยที่รอยเชื่อมจะต้องเป็นไปตามค่าที่กำหนด (ตาม เอกสารแนบ) โดยใช้ฟิลเลอร์เกตเป็นตัววัด 12) ทำการตรวจสอบเนื้อเหล็กในรอยเชื่อมด้วยเครื่องทดสอบความถี่สูง เพื่อหาจุดบกพร่องในเนื้อราง
75 การเชื่อมเทอร์มิท ขั้นตอนการเชื่อมเทอร์มิท (Thermit Welding) เว้นระยะระหว่างหัวรางเชื่อม ประกอบแบบหล่อรอบแนวต่อ ให้ความร้อนก่อนเชื่อม จุดระเบิดส่วนผสมของผงในเตา น้ำโลหะเหลวไหลเข้าในแบบหล่อ เอาแบบหล่อออก เอาครีบออกและเจียรราง ภาพที่ 2.23 แผนผัง of Thermit Welding
76 ขั้นตอนการเชื่อมเทอร์มิท 1) วัดอุณหภูมิรางในขณะนั้นให้อยู่ระหว่าง 25-45 องศา พร้อมทำความสะอาดหัวต่อราง 2) ถอดประกับรางออกและทำการยกหัวรางให้สูงจากระดับปกติ 2 ม.ม. โดยใช้ไม้บรรทัดเหล็ก พิเศษมีปุ่มที่ปลายทั้ง 2 ด้านด้านละ 2 ม.ม. ทาบบนเส้นรางเอาด้านมีปุ่มไว้บนเส้นทางและใช้ลิ่ม ตอกเข้าใต้ฐานรางกับหมอนจนได้ระดับวัดช่องว่างของหัวต่อรางให้ได้ขนาด 17-20 ม.ม. (หรือ แล้วแต่การออกแบบ) 3) เมื่อได้ระดับด้านบนแล้วให้ใช้ไม้บรรทัดพิเศษด้านที่ไม่มีปุ่มทาบริมเส้นสันรางด้านในและด้าน นอกเพื่อให้ได้แนวตรงโดยยึดด้านในเป็นหลัก 4) เมื่อทำการยกหัวรางเรียบร้อยแล้วจังทำการประกอบแบบทรายเมื่อประกอบแบบทรายดีแล้วให้ นำเข็มขัดเหล็กรัดแบบทรายให้ตึงพอดีเมื่อรัดแบบทรายตึงดีแล้วเอาดินยาแบบตามแนวให้ทั่วเพื่อ ไม่ให้น้ำเหล็กรั่วออกมาได้เสร็จแล้วถอดที่รัดแบบออกและทำการประกอบแบบเหล็กทับแบบ ทรายอีกครั้งหนึ่งแล้วนำเข็มขัดรัดแบบรัดให้ตึงพอดี 5) เมื่อประกอบแบบเรียบร้อยแล้วติดตั้งกรวยและกระบะรับขี้เหล็กเพื่อป้องกันไม่ให้น้ำเหล็กไหลลง ราง 6) ติดตั้งเบ้าสำหรับใส่ผงเทอร์มิท 7) ใส่ดากเบ้าอัตโนมัติปิดลงไปที่ก้นเบ้าปิดดากเบ้าเหล็ก (เป็นช่องทางทีน้ำเหล็กไหล) จากนั้นเทผง เชื่อมเทอร์มิทที่เตรียมไว้ลงไปในเบ้าเหล็กจนหมดถุงแล้วจึงปิดฝาครอบ 8) ใช้หัวเผาแก๊สทำการเผาบริเวณตั้งแต่ฐานรางขึ้นมาจนถึงสันรางเพื่อให้ผิวต่อรางทั้งสองได้รับ ความร้อนเพียงพอต่อการรองรับการหลอมละลายของผงเชื่อมเทอร์มิท (ใช้เวลาในการเผาหัวราง ทั้งสองรวมทั้งสิ้นประมาณ 8-10 นาที) 9) จุดไฟที่ไม้ขีดเคมีแล้วทิ้งใส่ลงในเบ้าเหล็กที่มีผงเชื่อมเทอร์มิทพร้อมอยู่แล้วปิดฝาครอบให้มิดชิด (ป้องกันน้ำเหล็กร้อนไหลออกมา) เมื่อผงเชื่อมติดไฟแล้วประมาณ 10-12 วินาทีจะละลายเป็นน้ำ เหล็กจากนั้นอีกประมาณ 10 วินาทีดากเบ้าอัตโนมัติที่ปิดอยู่ก้นเบ้าเหล็กจะละลายเปิดทางให้น้ำ เหล็กไหลลงสู่กรวยทรายและแบบทรายจนเต็ม 10) เมื่อน้ำเหล็กไหลลงแบบเรียบร้อยแล้วรีบยกเบ้าเหล็กออกปล่อยทิ้งไว้ประมาณ 3 นาทีพอน้ำเหล็ก เริ่มแข็งตัวจึงเคาะปลอกแบบเหล็กออกเมื่อน้ำเหล็กแข็งตัวดีแล้วใช้คีมคีบแบบด้านข้างทั้งสอง ด้านออกให้หมดจนเหลือเนื้อเหล็กหุ้มอยู่รอบรอยต่อแล้วให้เครื่องเฉือนๆตะเข็บรอยเชื่อมเทอร์มิ ตออกให้หมดจากนั้นทำการเจียรนัยตบแต่ง
77 การเชื่อมประแจ การเชื่อมประแจ โดยทั่วไปงานเชื่อมประแจประกอบไปด้วย 2 ส่วน คือ การเชื่อมสร้างประแจ ซึ่งใช้วิธีการเชื่อมไฟฟ้า (Flash Butt Welding) ซึ่งเชื่อมากจากภายในโรงงาน อีกส่วนหนึ่งคือการเชื่อมซ่อมชิ้นส่วนผลิตจากเหล็กหล่อ แมงกานีส เช่น ตะเฆ่ (Crossing) ในการเชื่อมซ่อมจะใช้กรรมวิธีการเชื่อมอาร์ก เช่น การเชื่อมไฟฟ้าด้วยลวด เชื่อมหุ้มฟลักซ์ และการเชื่อมอาร์กฟลักซ์คอร์ การเชื่อมสร้างประแจ การเชื่อมสร้างประแจโดยการเชื่อมไฟฟ้า (Flash Butt Welding) • เชื่อมอัตโนมัติ มีโปรแกรมการเชื่อมและใช้กรรมวิธีการเชื่อมที่ผ่านการรับรองมาแล้ว • ทำการเชื่อมโดยผู้ชำนาญการ ซึ่งผ่านการอบรมและมีใบประกาศนียบัตร • หน่วยงานเชื่อมต้องมีระบบการตรวจสอบ และประกันคุณภาพ • ประแจแต่ละชุดต้องมีเอกสารรับรองคุณภาพ • ต้องมีรายละเอียดเครื่องเชื่อมและต้องมีการบันทึกตัวแปรการเชื่อม ได้แก่ - กระเสเชื่อม - แรงอัด - ระยะเปลี่ยนแปลง - เวลาในการเชื่อม - โปรกรมและรายละเอียด - รายละเอียดแนวเชื่อม - การให้ความร้อนหลังเชื่อม (ถ้ามี) - การอดสอบในห้องปฏิบัติการสำหรับการรับรองกรรมวิธีการเชื่อม ได้แก่ - ลักษณะทางกายภาพและมิติ (Weld Geometry) - การอดสอบด้วยสายตา (Visual Inspection) - ผิวเชื่อม (Surface Finish) - การทดสอบ PT และ MT - การอดสอบคุณภาพภายในแนวเชื่อม - การทดสอบการดัดงอ - การทดสอบการล้า - การทดสอบโครงสร้าง มหุภาคและจุลภาค
78 - การทดสอบความแข็ง • การเชื่อมงานจริง - มีหารบรรทุกตัวแปรการเชื่อมทุกแนว - โปรแกรมการเชื่อมและตัวตัวแปรการเชื่อมต้องเป็นไปตามการรับรองกรรมวีการเชื่อม • การตรวจสอบการเชื่อมสร้างประแจ มีการตรวจสอบการเชื่อมงานจริง ได้แก่ การตรวจสอบด้วยสายตา ลักษณะทางกายภาพและมิติ ผิวเชื่อม การ ทดสอบ PT และ MT การทดสอบคุณภาพภายในแนวเชื่อม การทดสอบการดัดงอ ในกรณีการเชื่อมไฟฟ้า (Flash Butt Welding) กับชิ้นส่วนเหล็กออสเตนิติก (Austenitic) - ทดสอบด้วยน้ำยาแทรกซึม (Liquid Penetrate Testing) ทุกแนวเชื่อม - ทดสอบสิ่งบกพร่องภายในด้วยเทคนิค UT (Ultrasonic Testing) ทุกแนว ในกรณีการเชื่อมไฟฟ้ากับชิ้นส่วนที่ไม่ใช่เหล็กออสเตนิติก (Austenitic) - ทดสอบด้วยผงแม่เหล็ก (Magnetic Particle Testing) ทุกแนวเชื่อม - ทดสอบสิ่งบกพนร่องภายในด้วยเทคนิค (Ultrasonic Testing) การตรวจสอบคุณภาพภายในและผิวของราง คุณภาพภายในของรางจะต้องผ่านการตรวจสอบด้วย UT ตลอดความยาวของราง รวมถึงการตรวจสอบ หน้าตัดของราง โดยมีพื้นที่หน้าตัดที่ต้องตรวจสอบด้วย UT อย่างน้อย 70% ของหัวราง (Head) อย่างน้อย 60% ของเอวราง (Web) พื้นที่ของฐานราง (Foot) ที่ต้องตรวจสอบแสดงดังภาพที่ 2-24 รางหัวแข็ง (Head-hardened Rail) รางหัวแข็ง คือรางที่มีความแข็งมากเป็นพิเศษบริเวณหัวราง นิยมใช้ในบริเวณสถานีและบริเวณทางโค้ง เนื่องจากมีสมบัติทนทานต่อการเสียดสี (Wear Resistance) ดีเป็นพิเศษ โดยขั้นตอนการผลิตมีการกระทำ ความร้อน (Heat Treatment) ที่บริเวณหัวราง ในส่วนของเอวรางและฐานรางยังคงเป็นเหล็กกล้าปกติ จึงดู เหมือนว่ารางหัวแข็งทำจากโลหะ 2 ชนิด(ดังภาพที่ 2.23)
79 ภาพที่ 2.24 รางรถไฟที่ชุบแข็งที่หัวราง โดยบริเวณหัวรางประกอบด้วยโครงสร้างจุลภาคเป็นเพอร์ไลต์ละเอียด (Fine Pearlite) (ดังภาพที่ 2-25 ) เช่น รางเกรด R350HT ซึ่งมีค่าความแข็งแรงหัวรางประมาณ 1175 MPa ในขณะที่ส่วนอื่นๆ เช่น เอวรางและฐาน ราง มีค่าประมาณ 880 MPa และค่าความแข็งบริเวณหัวรางอย่างน้อยตั้งแต่ 350 BHN ภาพที่ 2.25 ลักษณะโครงสร้างจุลภาคและค่าความแข็งบริเวณหัวราง เอวราง และฐานราง 2.7.4 การบำรุงรักษารางเชื่อมยาว หลักสำคัญในการบำรุงรักษารางเชื่อม คือโครงสร้างทางรถไฟต้องมีความแข็งแรงเพียงพอที่จะต้านทานการ ขยับตัวของราง ซึ่งมีแนวทางปฏิบัติดังนี้
80 1) หินโรยทางต้องเต็มตามาตรฐาน และต้องมีการตรวจสอบโดยเฉพาะอย่างยิ่งบริเวณจุดระบายน้ำ ท่อระบายน้ำต่างๆ บนสะพานที่เป็นหินโรยทาง (Ballasted-deck bridges) ที่ส่วนปลายของ ทุกๆสะพานจุดตัดทางรถไฟ ไปจนถึงอุโมงค์ และทางเดินเท้าที่ตัดกับทางรถไฟ 2) เครื่องยึดเหนี่ยวราง สมอยึดราง ฯลฯ จะต้องมีครบ และหมั่นตรวจสอบให้อยู่ในลักษณะยึดราง ติดแน่นกับหมอนตลอดเวลา 3) ต้องตรวจสอบอาการเคลื่อนไหว หรือสภาพความเป็นไปของทางรางเชื่อมอยู่เสมอ ถ้าเห็นว่ามี ลักษณะผิดปกติ เช่น “ขณะที่อากาศร้อนจัด หัวต่อรางห่างเกิน 6 มิลลิเมตร” “เมื่ออาการเย็นจัด หัวต่อรางกลับชนกัน” หรือ “ตอนกลางวันซึ่งมีอากาศร้อนจัด แนวรางคดโก่ง” เป็นต้น ก็ให้ พิจารณาถึงสาเหตุ และวิธีการแก้ไข 4) ต้องมีการวิเคราะห์และทำรายงานสรุปถึงสาเหตุในกรณีที่สลักเกลียวต่อรางขาด หรือรอยเชื่อม หักรวมไปถึงกรณีรางดุ้งออกทางข้าง 5) สังเกตุและตรวจสอบร่องรอยของทางวิ่งที่เคลื่อนต่ำลงหรือทางวิ่งมีแนวโน้มเคลื่อนที่ไปในทิศทาง เดียวกับการวิ่งของรถไฟไทย ไม้หมอนมีแนวโน้มที่เกิดการเคลื่อนที่ไปตามราง ซึ่งอาจเป็น สัญญาณถึงการกระจุกกันของหน่วยแรงในบริเวณดังกล่าว โดยอาจต้องมีการลดหน่วยแรงในราง ลง (Destress) ซึ่งอาจทำได้ด้วยการตัดรางออกจากกันที่ส่วนปลายในทิศทางเดียวกับการ เคลื่อนที่ และเพิ่มรางที่ปลายอีกด้าน 6) หากเกิดฝุ่นหิน (White Spots) ในแนวเส้นทางโค้งของทางวิ่ง ให้ทำการพิจารณาถ้าหากหมอน เกิดการลอยตัวหรือไม่ และทำการแก้ไข เพื่อให้หมอนถูกรองรับด้วยหินโรยทางตามที่ได้ออกแบบ ไว้ 7) สังเกตและตรวจสอบบริเวณของรางจะต้องตั้งอยู่อย่างสม่ำเสมอบนแผ่นรองราง ถ้ารางเกิดการ วางตัวเอียงไปบนข้างหนึ่งของฐาน อาจจำเป็นต้องมีการลดหน่วยแรงในรางลง เพื่อป้องกันรางดุ้ง หรือรางขาดออกจากกัน
81 2.8 องค์ประกอบของโครงสร้างทางรถไฟ 2.8.1 ทั่วไป องค์ประกอบของโครงสร้างประกอบไปด้วย ราง (Rail) จุดต่อราง (Rail joint) อุปกรณ์ยึดเหนี่ยวราง (Fastener) หมอนรองราง (Sleeper & bearer) และประแจ (Turnout) ซึ่งองค์ประกอบดังกล่าวมีส่วนสำคัญ ต่อพฤติกรรมการรับน้ำหนักของทางฯรวมไปถึงความปลอดภัยต่อการเดินรถ โดยในการออกแบบทางรถไฟทั้ง สองชนิดคือ โครงสร้างทางฯแบบใช้หินโรยทาง (Ballastless track) จะมีการพิจารณาถึงคุณสมบัติของ องค์ประกอบต่างๆ (Track component) รวมไปถึงพฤติกรรมการรับน้ำหนักของโครงสร้างโดยรวม (Overall behavior) เพื่อให้ทางรถไฟที่จะก่อสร้างนั้นมีคุณสมบัติและประสิทธิภาพตามต้องการ โดยภาพรวมที่เกี่ยวกับ การออกแบบมนส่วนขององค์ประกอบของทางฯจะมีลำดับของการออกแบบดังนี้ • การออกแบบหน้าตัดราง ให้สามารถต้านทานหน่วยแรงขณะใช้งานได้อย่างปลอดภัย • การออกแบบจุดต่อของราง โดยจุดต่อรางจะสามารถแบ่งเป็นสามชนิดคือ จุดต่อแบบเชื่อม (Welded joint) จุดต่อเชิงกล (Mechanical joint) และจุดต่อเผื่อขยาย (Rail expansion joint) • การออกแบบอุปกรณ์ยึดเหนี่ยวราง จะเน้นถึงกำลังต้านทานและอายุการใช้งานของรอยต่อที่ จะต้องมีเพียงพอในการต้านทานต่อแรงกระทำต่างๆที่ถ่ายลงมาจากรางได้ • การออกแบบหมอนรองรางและหมอนรองประแจ จะเน้นถึงการคำนวณแรงสูงสุดที่กระทำต่อหน้า ตัดหมอน จากนั้นทำการออกแบบขนาดหน้าตัดของหมอนรวมไปถึงลวดอัดแรง นอกจากนี้ในการ ผลิตจะมีการตรวจสอบถึงความเที่ยงตรงของหน้าตัดหมอนตลอดความยาว ปริมาณและแรงดึงของ ลวดอัดแรง • การออกแบบประแจ จะเน้นในส่วนการออกแบบทางกายภาพเพื่อรองรับความเร็วของรถไฟในการ เข้าประแจได้อย่างปลอดภัย ซึ่งรายละเอียดจะประกอบไปด้วยการกำหนดมุมประแจ รูปร่างของ ลิ้นประแจและตะเฆ่ เป็นต้น นอกจากนี้การออกแบบและก่อสร้างยังต้องคำนึงถึงคุณสมบัติเฉพาะ รวมไปถึงการทดสอบสมรรถนะของแต่ละ องค์ประกอบซึ่งมีรายละเอียดดังต่อไปนี้
82 2.8.2 ประกับราง องค์ประกอบและวัสดุของประกับราง ทั่วไป รอยต่อทางกลที่จะพิจารณาในหัวข้อนี้คือ เหล็กประกับราง (Fishplate, splice bar or joint bar) โดย เหล็กประกับรางนั้นเป็นเครื่องประกอบราง (Rail accessories) ใช้สำหรับการเชื่อมต่อปลายรางทั้งสองท่อนให้ มีความต่อเนื่องเป็นแนวเดียวกันโดยใช้การขันสลักเกลียว (Bolt) หากรอยต่อดังกล่าวได้รับการเชื่อมประสานที่ ดีจะเป็นการช่วยลดการเคลื่อนตัวของรางทั้งในทางแนวราบและแนวดิ่งอันเป็นผลมาจากการที่คุณสมบัติ โมเมนต์-ความเฉื่อยของหน้าตัดถูกรบกวนนั้นได้แสดงส่วนประกอบต่างๆของรอยต่อทางกลโดยใช้แผ่นเหล็ก ประกับ ส่วนภาคตัดขวางสำหรับรอยต่อทางกลชนิดไร้ฉนวนและมีฉนวน ได้แสดงไว้ในภาพที่ 2-26 ภาพที่ 2.26 แสดงส่วนประกอบต่างๆของเหล็กประกับราง ภาพที่ 2.27 ชนิดรอยต่อทางกลโดยใช้แผ่นเหล็กประกับ เหล็กประกับรางแบบไม่มีฉนวนที่ดีนั้น เมื่อทำการขันด้วยสลักเกลียวจนแน่นแล้วจะมี 2 จุดที่แนบสนิทกับ รางเหล็กคือ ส่วนบนต้องแนบกับใต้สันรางและส่วนล่างต้องแนบกับฐานราง นอกจากนั้น โดยทั่วไปบริเวณ ส่วนกลางจะมีระยะห่างจากเอวรางประมาณ 5-6 มม. ระยะห่างดังกล่าวมีข้อดีคือ ช่วยในการระบายอากาศ ซึ่ง ทำให้ตัวเหล็กประกับและรางเหล็กไม่เกิดสนิม ผุกร่อนง่าย ทำให้สามารถแก้ไขปัญหาการสึกกร่อน หลวมคลอน
83 ของเหล็กประกับรางอันเนื่องจากการถูกใช้งานไปเป็นระยะเวลานานได้โดยง่าย เพียงแค่ขันสลักเกลียวให้แน่น คงเดิม คุณลักษณะโดยทั่วไปที่ต้องการสำหรับการออกแบบรอยต่อทางกล • รอยต่อสามารถเชื่อมปลายทั้งสองข้างของรางในลักษณะที่การเชื่อมต่อนั้นต้องทำให้จุดต่อมี พฤติกรรมเสมือนคานต่อเนื่อง • สามารถจำกัดค่าการเคลื่อนตัวในแนวดิ่งและด้านข้าง แต่ยังคงสามารถยอมให้รางมีการเคลื่อนตัว ตามแนวยาวจากผลของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ • สามารถเข้ากันได้และช่วยส่งเสริมการทำงานกับระบบอุปกรณ์ยึดรั้งของราง (Fastener) ง่ายและ สะดวกในการประกอบ ติดตั้ง สามารถเคลื่อนย้ายได้ง่าย ไม่ต้องใช้อุปกรณ์มาก คุณสมบัติการเป็นฉนวนไฟฟ้าและการทดสอบ การทดสอบคุณสมบัติการเป็นฉนวนไฟฟ้า วัตถุประสงค์ในการทดสอบนี้ก็เพื่อจะหาความสามารถของรอยต่อรางประเภทฉนวน (Insulated Rail Joints) ในการแยกกระแสไฟฟ้าที่ปลายทั้งสองข้างของรางออกจากกันชิ้นส่วนตัวอย่างที่ใช้ในการทดสอบนั้น สามารถใช้ตัวอย่างดังเช่นกรณีการทดสอบแรงดัดการทดสอบจะดำเนินการใน 2 เงื่อนไขคือสภาวะแบบเปียก และแห้งโดยการทดสอบแบบเปียกนั้นจะนำชิ้นส่วนตัวอย่างไปแช่น้ำซึ่งมีความเข้มข้นของ NaCl เท่ากับ 5 % เป็นเวลาอย่างน้อย 12 ชั่วโมง จากนั้นนำตัวอย่างมาวางบน Insulated Support โดยทิ้งให้แห้งเอง ณ อุณหภูมิห้อง ประมาณ บวกลบ 23 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 3 ชั่วโมงแล้วจึงทำการตรวจวัดค่าฉนวนไฟฟ้าซึ่ง ในขั้นตอนนี้การทดสอบทั้งแบบเปียกและแห้งนั้นมีกระบวนการที่เหมือนกันนอกจากนั้น เครื่องมือดิจิตอลที่ใช้ ในการวัดต้องสามารถวัดค่าการเป็นฉนวนได้จากกระแสไฟฟ้า 500 V DC และต้องสามารถวัดค่าได้ถูกต้อง อย่างน้อยที่ความต้ายทาน 50 เมกะโอห์มหรือมากกว่า โดยมีค่าความละเอียดในระดับทศนิยม 2 ตำแหน่ง
84 ภาพที่ 2.28 นั้น แสดงตัวอย่างที่ใช้ในการทดสอบและตำแหน่งในการวัดค่า ซึ่งข้อมูลในการวัดจะประกอบด้วย ข้อมูลทั้งหมด 5 ชุดด้วยกัน คือ Rail A – Rail B Rail A – Fishplate A Rail A – Fishplate B Rail B – Fishplate A Rail B – Fishplate B ภาพที่ 2.28 การจัดวางชิ้นส่วนตัวอย่างสำหรับ Electrical insulation test และตำแหน่งการวัด 1. Rail A 2. Fishplate A 3. Rail B 4. Fishplate B (hidden) • จำนวนครั้งการทำการทดสอบ - การทดสอบ Electrical insulation test ต้องทำทุกตัวอย่าง สำหรับเหล็กประกับรางชนิดมี ฉนวน
85 2.8.3 จุดต่อเผื่อขยาย องค์ประกอบและวัสดุของจุดต่อเผื่อขยาย ทั่วไป รอยต่อเพื่อการขยายตัวเป็นรอยต่อที่อนุญาตให้รางทั้งสองที่ต่อกันนั้นสามารถขยายตัวตามแนวยาวของราง ได้ โดยยังคงรักษาแนวเส้นทางการเดินรถและมีจุดรองรับที่เหมาะสม ประเภทของรอยต่อให้ขยายตัว สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทใหญ่ๆ คือ Adjustment Switch และ Expansion Switch โดยในแบบ แรกนั้น ขอบทางวิ่ง (Ranning Edge) จะถูกลดพื้นที่หน้าตัดลง ส่วนในแบบหลังนั้นจะไม่มีการรบกวน พื้นที่หน้าตัดของขอบทางวิ่ง ดังต่อไปนี้ Adjustment switch (bayonet type) • Adjustment switch without check rails (both sides moveable) ภาพที่ 2.29 Adjustment Switch – Both Sides Moveable
86 • Adjustment switch without check rails (one sides moveable) ภาพที่ 2.30 Adjustment switch - one sides moveable • Adjustment Switch with check Rails (Both Sides Moveable) ภาพที่ 2.31 Adjustment Switch with check Rails - Both Sides Moveable
87 • Adjustment switch with check rails (one sides moveable) ภาพที่ 2.32 Adjustment switch with check rails - one sides moveable Expansion Switch • Expansion Switch with Moveable Stock Rails ภาพที่ 2.33 Expansion Switch - Moveable Stock Rails
88 • Expansion switch with moveable switch rails ภาพที่ 2.34 Expansion switch - moveable switch rails • Expansion switch both sides moveable ภาพที่ 2.35 Expansion switch - both sides moveable
89 2.8.4 อุปกรณ์ยึดเหนี่ยวราง องค์ประกอบและวัสดุขงอุปกรณ์ยึดเหนี่ยวราง อุปกรณ์ยึดเหนี่ยวรางเป็นส่วนประกอบสำคัญของทางรถไฟที่มีหน้าที่ยึดรั้งให้รางอยู่ติดกับหมอนหรือพื้น คอนกรีตอย่างมั่นคง โดยตลอดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ยึดเหนี่ยวรางนั้น จะมีแรงต่างๆที่มากระทำอยู่ ตลอดเวลา เช่น แรงจากการยืดหดตัวและการโก่งตัวออกด้านข้าง ซึ่งแปรผันไปตามความเร็วของรถไฟและ สภาพของทางรถไฟ เป็นต้น ปัจจัยดังกล่าวมีผลทำให้การออกแบบและเลือกใช้อุปกรณ์ฯจำเป็นต้องคำนึงถึง ปัจจัยต่างๆดังนี้ • สามารถรักษาตำแหน่งของรางไว้ให้อยู่บนหมอนอย่างมั่นคง • สามารถต้านทานแรงกระทำกับตัวรางในแนวดิ่ง แนวด้านข้างและแนวยาวได้อย่างปลอดภัย • สามารถดูดซับแรงสั่นสะเทือนที่เกิดจากล้อรถไฟโดยให้ความยืดหยุ่นกับระบบราง/หมอนรองราง (Elastic Resilience) • ปกป้องหรือลดการเสียดสีบนราง/หมอนรองราง • เป็นฉนวนไฟฟ้าสำหรับวงจรฟ้าของอุปกรณ์อาณัติสัญญาณ • มีความคงทนต่อสภาพแวดล้อมในพื้นที่ได้ • ติดตั้งได้ง่าย โดยไม่ต้องใช้เครื่องมือที่ซับซ้อน • มีการออกแบบที่ป้องกันการขโมยถอดรื้อออกจากทางได้โดยง่าย • มีส่วนประกอบน้อยชิ้น และง่ายต่อการซ่อมบำรุง • มีความสามารถในการปรับแต่งตำแหน่งของางได้หลีงจากติดตั้ง คุณสมบัติที่สำคัญของชุดอุปกรณ์ยึดเหนี่ยวราง • ส่วนประกอบของอุปกรณ์ยึดเหนี่ยวรางที่ถอดประกอบไม่ได้หรือต้องมีการหล่อเข้ากับชิ้นส่วนอื่น จะต้องได้รับการออกแบบและผลิตเพื่อให้อายุการใช้งานขั้นต่ำ 50 ปีภายใต้ปริมาณการจราจร ตามสายทางที่ถูกใช้งาน • ส่วนประกอบของอุปกรณ์ยึดเหนี่ยวรางที่ถอดประกอบได้หรือไม่มีการหล่อเข้ากับชิ้นส่วนอื่น จะต้องได้รับการออกแบบและผลิตเพื่อให้มีอายุการใช้งานขั้นต่ำ 25 ปีภายใต้ปริมาณการจราจร ตามสายทางที่ถูกใช้งาน • ชุดอุปกรณ์ยึดเหนี่ยวรางจะต้องสามารถยึดรางเข้ากับหมอนหรือแผ่นพื้นได้อย่างมั่นคง โดย จะต้องสามารถคงสภาพทางรถไฟให้มีความราบเรียบและความกว้างคงที่รวมไปถึงต้านทานแรง